/
Автор: Черпаков Б.И. Ковшов А.Н. Косовский В.Л. Грачев Л.Н. Ратмиров В.А.
Теги: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства станки автоматизация робототехника автоматизация технологических процессов программное управление
Год: 1986
Текст
КОНСТРУКЦИЯ
И НАЛАДКА
СТАНКОВ
С ПРОГРАММНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ
И РОБОТИЗИРОВАННЫХ
КОМПЛЕКСОВ
Одобрено Ученым советом
Государственного комитета СССР
ло профессионально-техническому
образованию в качестве учебника
для средних профессионально-технических
училищ
Chipmaker.ru
МОСКВА
ВЫСШАЯ ШКОЛА 1986
ББК 34.630.2
К65
УДК 621.9.06
Авторы:
Л. Н. Грачев, В. Л. Косовский, А. Н. Ковшов, Ю. Г. Козырев
В. А. Ратмиров, Б. И. Черпаков
Рецензенты:
канд. техн, наук Ю. Ф. Назаров (ВЗПИ),
С. В. Меркулов — преподаватель СПТУ № 36 г. Москва*
Конструкция и наладка станков с программным ув-
К65 равлением и роботизированных комплексов: Учеб, сосо-
бие для СПТУ/Л. Н. Грачев, В. Л. Косовский, А. И. Ков-
шов и др.— М., Высш, шк., 1986.— 288 с.: ил.— (Проф-
техобразование) .
Описаны конструкции и наладка токарных, фрезерный, сверлияъяъгс\,
расточных, шлифовальных, зуборезных и многоцелевых станков с ЧПУ. рс»
ботов и робототехнических комплексов.
Рассмотрены особенности использования и наладки стаэяоэ с вро
граммпым управлением в составе роботизированных компл»ексоз. авгялятв1-
ческмх линий и автоматизированных участков. Для средних профессшэяалыяс-
технических училищ, а также может быть использована прэ пцофесстэовалъ^
иом обучении рабочих иа производстве.
к
2703000000—442
052(01)—86
КБ—28—33—86
ББК Э4.3Э0.Е
6И4.6.0&
© Издательство «Высшая школа», 1&8Ь
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Основных направлениях экономического и социального
развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года
указано, что основной задачей для повышения производительности
труда является внедрение машин и оборудования со встроенными
средствами микропроцессорной техники, многооперационных стан-
ков с числовым программным управлением и робототехнических
комплексов, гибких производственных систем. Это новый вид тех-
нологического оборудования, отвечающего современным требова-
ниям производства. Быстрые перемены в условиях и характере
производства — отличительная черта последних десятилетий. Поэ-
тому производство приобретает такие новые качества, как гибкость
и экономичность, высокий уровень автоматизации. Использование
высокоавтоматизированного оборудования делает труд рабочего и
инженера творческим, освободившимся от рутинных действий, от
тяжелого, монотонного и физического труда.
Для обслуживания и наладки высокоавтоматизированного ста-
ночного оборудования в системе профтехобразования подготавли-
ваются рабочие самой современной профессии «Наладчик станков
с программным управлением и промышленных роботов».
Курс теоретической подготовки наладчиков и операторов со-
стоит из двух разделов. Первый раздел посвящен изучению систем
ЧПУ (в том числе на базе микропроцессорной техники), приводов
и комплектующего оборудования, подготовке управляющих про-
грамм для станков и промышленных роботов. Эти сведения из-
ложены в учебном пособии «Программное управление станками
и промышленными роботами» авторов Косовского В. Л. и др.
М., Высшая школа, 1986 г.
Второй раздел посвящен изучению конструкций и наладки
конкретного станочного оборудования (токарных, фрезерных, мно-
гооперационных и других станков с числовым программным уп-
равлением (ЧПУ), промышленных роботов, робототехнических
комплексов и гибких производственных систем). Эти вопросы рас-
смотрены в данной книге.
Наладка и обслуживание станков с ЧПУ и промышленных
роботов требуют глубоких знаний по электротехнике и электро-
нике, механике, технологии обработки, программированию; уме-
ния наладки и обслуживания типовых элементов, устройств ЧПУ,
приводов главного движения и подачи, силового электрооборудо-
вания.
3
Учащийся должен усвоить принципы подготовки управляющих
программ для станков и промышленных роботов, уметь их читать
и при необходимости корректировать.
Используя знания, полученные по материаловедению и спец-
технологии, резанию и конструкциях инструментов, устройству и
наладке универсальных станков с ручным управлением, учащийся
приступает к изучению конструкций отдельных станков с ЧПУ,
промышленных роботов, а затем и систем машин — робототехни-
ческих комплексов и гибких производственных систем.
В соответствии с указанной методической направленностью
главы этой книги имеют следующее содержание.
Первая глава посвящена описанию типовых механизмов стан-
ков с ЧПУ и промышленных роботов (станины и направляющие,
шпиндели и их опоры, типовые механизмы для осуществления
поступательных и периодических движений, муфты и др.).
Во второй главе дано описание конструкций и наладки токар-
ных станков с ЧПУ, применяемой технологической оснастки и ре-
жущего инструмента.
Третья глава посвящена описанию конструкций и особенностям
наладки фрезерных станков, в том числе конструкциям зажимных
приспособлений и прогрессивного режущего инструмента.
В четвертой главе приведены конструкции сверлильных и рас-
точных станков с ЧПУ и рассмотрены особенности их наладки.
Пятая глава посвящена новому типу высокоавтоматизирован-
ных станков с ЧПУ — многоцелевым станкам. Приводятся сведе-
ния по наладке и обслуживанию этих станков, особенностям их
эксплуатации.
В шестой главе рассмотрены шлифовальные зубообрабаты-
вающие станки с ЧПУ.
В седьмой главе описаны конструкции промышленных роботов
и робототехнических комплексов «станок — робот», особенности их
наладки и эксплуатации.
В восьмой главе даны сведения о различных типах гибких
производственных систем, используемых в серийном и массовом
производстве. Приводятся примеры гибких автоматизированных
участков и линий из станков с ЧПУ
Учитывая, что данная книга является одним из первых учеб-
ных пособий для подготовки наладчиков и операторов станков с
ЧПУ и промышленных роботов, понятна необходимость дальней-
шего ее совершенствования; все рекомендации по ее улучшению
будут приняты с благодарностью.
Д-р техн, наук Б. И. Черпаков
ВВЕДЕНИЕ
Итогом труда рабочих, инженеров, техников, работников всех
служб завода является готовое изделие, собранное из деталей,
обработанных на станках.
Отсюда становится очевидным, какую ответственную задачу
решает в каждом заводском коллективе наладчик станков, от
работы которого в первую очередь зависит производительность
металлорежущего оборудования и качество изготовляемых на
нем деталей.
Особенно ответственным является наладка станков с ЧПУ, со-
четающих в себе свойства как традиционных станков-полуавтома-
тов, применяемых в массовом и крупносерийном производстве, так
и универсальных станков с ручным управлением, используемых в
мелкосерийном и единичном производстве. Также как полуавтома-
ты, станки с ЧПУ после наладки повторяют по программе все не-
обходимые движения, не требуя при этом вмешательства оператора;
последний лишь меняет заготовку, периодически проверяет разме-
ры обработанной детали, при необходимости подналаживает ста-
нок, наблюдает за ходом процесса.
Общим для универсальных станков с ручным управлением и
станков с ЧПУ является простота переналадки и подналадки.
Так, для переналадки станка с ЧПУ достаточно ввести в устрой-
ства ЧПУ новую управляющую программу, а для подналадки
(т. е. изменения размеров обработки) — использовать корректоры
УЧПУ.
Сопроводительная документация станка с ЧПУ включает в
себя управляющую программу и все необходимые для наладчика
сведения.
Обычно наладчик начинает отработку первой детали с уско-
ренной проверки управляющей программы. Затрачивая немного
времени, наладчик убеждается, что программа не содержит дефек-
тов, вызывающих появление ложных команд.
Для ускорения переналадки станков с ЧПУ используют: пред-
варительно настроенный на размер инструмент; универсально-
сборные зажимные приспособления; настройку на размер с по-
мощью корректоров; корректировку режимов резания с пульта в
процессе обработки.
При наладке промышленного робота (ПР) необходимо обес-
печить работу ПР по заданной программе, а также точность за-
данных перемещений его рабочих органов. Важной функцией
наладчика является выяснение и устранение причин сбоя работы
станка, ПР, УЧПУ, гидравлических, электрических и механиче-
ских систем станка и ПР. Кроме того, наладчик должен хорошо
знать инструмент и технологическую оснастку, используемую на
станках, уметь правильно их подбирать и налаживать, так как
от этого в значительной степени зависит точность обрабатываемых
деталей.
5
1. ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ СТАНКОВ С ЧПУ
И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
1.1. ПРИВОДЫ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ И ПОДАЧИ
Назначение приводов главного движения и подачи в станках
с ЧПУ состоит в том, чтобы обеспечить съем металла с макси-
мальной производительностью при заданных точности и шерохо-
ватости обрабатываемых поверхностей.
Привод главного движения осуществляет движение
резания, требующее наибольших затрат мощности. На токарных
станках таким движением является вращение заготовки, на фре-
зерных, сверлильных и расточных — вращение режущего инстру-
мента (фрезы, сверла, расточного резца).
Привод подачи осуществляет взаимное перемещение ин-
струмента и заготовки. На токарных станках такими движениями
являются продольное ч поперечное перемещения суппортов с рез-
цами, на фрезерных — перемещения стола с заготовкой, па свер-
лильных — перемещения пиноли и т. д.
Основную нагрузку при снятии припуска в процессе обработки
воспринимает привод главного движения. Привод подачи при этом
воспринимает составляющие усилия резания, которые, как пра-
вило, значительно меньше самой силы резания. Привод главного
движения должен обеспечивать в процессе резания постоянную
мощность, а привод подачи — постоянный момент.
В станках с ЧПУ в качестве главного используются электро-
механические приводы двух типов: 1) нерегулируемый (одно- или
двухскоростной) асинхэонный электродвигатель, соединенный с
шпинделем посредством зубчатых колес, переключение которых
обеспечивает широкий диапазон частоты вращения шпинделя;
2) регулируемый электродвигатель постоянного тока с тиристор-
ным управлением, соединенный с шпиндельной бабкой зубчатым
перебором, обеспечивающим требуемый диапазон частоты враще-
ния шпинделя.
Главный привод первого типа позволяет ступенчато регулиро-
вать частоту вращения шпинделя (число ступеней до 24) благо-
даря применению многоваловых шпиндельных бабок. Причем
использование полной установленной мощности на станках с таким
приводом возможно начиная со второй четверти диапазона часто-
ты вращения шпинделя.
Главный привод второго типа позволяет бесступенчато регули-
ровать частоту вращения шпинделя путем изменения частоты /,<
6
вращения двигателя постоянного тока. Поскольку такие электро-
двигатели обеспечивают работу станка на полной установочной
мощности только на высокой частоте вращения, в шпиндельных
бабках устанавливают два-три зубчатых перебора, расширяющих
диапазон частоты вращения шпинделя.
Зубчатые блоки в шпиндельных бабках автоматически пере-
ключаются с помощью гидравлических цилиндров или электро-
магнитных муфт. Послед-
ние используются также
в автоматических короб-
ках скоростей (АКС), ко-
торыми оснащаются мно-
гие токарные и сверлиль-
ные станки с ЧПУ В
АКС (рис. 1.1) зубчатые
колеса находятся в по-
стоянном зацеплении. Ча-
стота вращения шпинде-
ля переключается соот-
Рис. 1.1. Кинематическая схема четырехмуфто-
вой АКС:
ветствующими включе-
ниями фрикционных элек-
тромагнитных муфт Ml—
М4. Переключение произ-
Д — электродвигатель, IllБ— шпиндельная бабка,
Л4/— М4 — электромагнитные муфты
водится под нагрузкой в
процессе резания. Выпускаются АКС семи габаритов с числом
ступеней 9, 12 и 18 и мощностью 1,5—55 кВт.
Применяемые в приводах коробки скоростей без электромаг-
нитных муфт имеют устройства, обеспечивающие безударное
переключение зубчатых блоков. При этом переключение пропзво-
дят при малых частотах вращения валов.
Торможение в главных приводах является обязательным, при-
чем время полной остановки шпинделя не должно превышать
5 с, что обусловлено требованиями безопасного труда; кроме
того, малое время торможения (и соответственно пуска) позво-
ляет значительно повысить производительность станка.
При пуске, торможении, переключении и изменении частоты
вращения в главном приводе возникают колебания (их возникно-
вение связано также с прерывистым характером резания), кото-
рые необходимо по возможности гасить (демпфировать). В каче-
стве демпферов используют ременные передачи между электро»
двигателем и шпиндельной бабкой, а в случае применения
фланцевых электродвигателей — соединительные муфты с упруги-
ми элементами.
В ременных передачах используют поликлиновые и зубчатые
ремни. Поликлиновой ремень, поперечное сечение которого пока-
зано на рис. 1.2, а представляет собой ленту, составленную из
нескольких слоев резины. Наружная поверхность 1 ремня покры-
та прорезиненной тканью; в плоской части ремня расположены
кордовые шнуры 2, играющие роль несущих элементов.
Зубчатый ремень (рис. 1.2, б), представляющий собой ленту
с зубьями на внутренней поверхности, состоит (рис. 1.2, в) из
несущего элемента (стального каната диаметром до 0,8 мм) и
эластичного материала (резины или пластмассы) Шкив (рис.
1.2, г) представляет собой колесо с зубьями трапецеидального
профиля. Зубчатый ремень устанавливают на шкивы свободно,
Рис. 1.2. Ременные передачи с использованием поликлинового (а)
и зубчатого (б, в, г) ремня
без резких изгибов; ремень натягивают после установки его на
шкивы; набегание зубьев ремня на шкивы не допускается.
Муфты с резиновыми упругими элементами (рис. 1.3) не
только гасят колебания, но и компенсируют погрешности взаим-
ного расположения соединяемых валов.
Приводы подачи в современных станках с ЧПУ выполняют с
короткой кинематической цепью. Как правило, приводной элек-
тродвигатель связан с винтом шариково-винтовой передачи жестко
или посредством одноступенчатого зубчатого редуктора, в конст-
рукции которого предусмотрена возможность выборки зазора в
зубчатом зацеплении.
Основным требованием, предъявляемым к соединениям привод-
ных электродвигателей подач с ходовыми винтами, является от-
сутствие зазора в соединениях. Получившие широкое распростра-
нение в машиностроении муфты, монтируемые на шпонках или
шлицах, ввиду наличия зазора в шпоночных и шлицевых соеди-
нениях непригодны для использования в приводах подач станков
с ЧПУ. Указанных недостатков лишено соединение валов муф-
8
тами с коническими кольцами (рис. 1.4). Между валами 1 и 5
и отверстием втулки 4 устанавливают конические кольца 3, кото-
рые с помощью нажимных гаек 2 перемещаются в осевом направ-
лении, благодаря чему создается беззазорное соединение, позво-
ляющее точно центрировать валы между собой и передавать тре-
буемый крутящий момент.
Недостатком муфт с коническими кольцами является необ-
ходимость предварительного точного центрирования сопрягаемых
узлов, что связано с определенными трудностями. Поэтому при
Рис. 1.3. Муфты с резиновыми упругими элементами:
а — втулочно-пальцевая, б—с резиновой звездочкой
Рис. 1.4. Соединение валов муфтами с коническими коль-
цами
соединении валов, эксцентрично расположенных друг относительно
друга (до 0,5 мм) н имеющих относительное угловое смещение
(до 2°), применяют сильфонные муфты (рис. 1.5), изготовленные
из гофрированных металлических оболочек. Эти муфты исполь-
зуют также для соединения выходных валиков датчиков обратной
связи (вращающихся трансформаторов) с ходовыми винтами
привода подач.
В приводах подач станков с ЧПУ нашли широкое примене-
ние передачи винт — гайка качения. Преимущество таких передач
перед обычными винтовыми парами скольжения, в том, что пары
качения имеют высокий КПД и при выборе люфта образуют
беззазорную передачу со сравнительно высокой осевой жестко-
9
стью. Передача состоит из винта, гайки, комплекта шариков и
устройства для их возврата. Шарики перемещаются между винтом
и гайкой по замкнутому контуру (витку). В станках с ЧПУ при-
меняют гайки, имеющие три рабочих контура. Шарики дают воз-
можность затянуть гайку таким образом, чтобы исключить зазор
в передаче.
Наиболее распространена конструкция винтовой пары (рис.
1.6) с гайками 2 и 3, снабженными зубчатыми венцами. Число
зубьев венцов отличается на единицу. Венцы гаек входят в соот-
Рис. 1.5. Упругая металлическая сильфонная муфта
Вид Л
Рис. 1.6. Схема регулировки осевого натяга в винтовой паре качения
„ К
ветствующие зубчатые венцы корпуса 4. Для тонкой осевой регу-
лировки корпус 4 (с гайками 2 и 3) свинчивают на специальную
втулку 5, надетую на хвостовик винта 1. Затем выводят зубчатые
венцы обеих гаек из зацепления с корпусом и поворачивают гайки
на одно и то же число зубьев в одну сторону. Неодинаковые углы
поворота гаек обусловливают осевое сближение профилей их
резьбы. В отрегулированной винтовой паре проверяют момент
холостого хода и осевую жесткость. Для нормальной работы вин-
товой пары момент холостого хода должен быть минимальным,
а осевая жесткость максимальной. Увеличение осевой жесткости
путем увеличения предварительного натяга в передаче приводит
к росту момента холостого хода. Кроме того, чрезмерный пред-
варительный натяг может снизить долговечность винтовой пары..
10
Высокая осевая жесткость ходовых винтов обеспечивается
также жесткой конструкцией их опор. На рис. 1.7 представлены
опоры (с предварительным натягом) ходового винта, сопряжен-
ного с гайкой 12 привода продольного перемещения.
В обеих опорах используют комбинированный подшипник, сов-
мещающий в себе функции игольчатого радиального и двусторо:
него упорного роликового подшипников. Комбинированный под-
шипник состоит из опорных колец 2 и 8, роликов 3 и 7 в пласт-
массовых сепараторах, наружной обоймы 6 и иголок 5 в сталь-
Рис. 1.7. Опоры (с предварительным натягом) ходового винта
ном сепараторе. В осевом направлении подшипник сдвоен. При
создании в опоре натяга гайкой 1 невозможно превысить предель-
но допустимый натяг, обеспеченный заводом-изготовителем, так
как осевая нагрузка воспринимается кольцом 2, роликами 3, обой-
мой 4, роликами 7, кольцом 8, промежуточной втулкой 9, опорным
буртом винта и одновременно внутренней обоймой 6, ограничиваю-
щей сближение колец .? и 8. Смазочный материал подается в опору
через отверстие в обойме 4. Дополнительная особенность данной
конструкции состоит в том, что затягивание гайки 11 при отпу-
щенной гайке 10 приводит к растяжению ходового винта. Такое
растяжение используют для выпрямления оси винта, чтобы лик-
видировать провисание винта под действием сил тяжести и тем
самым уменьшить его радиальное биение. При этом повышается
осевая жесткость винта.
1.2. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СТАНКОВ С ЧПУ
К станкам с ЧПУ (по сравнению со станками с ручным уп-
равлением) предъявляются повышенные требования в части:
уменьшения неравномерности перемещения и устранения скачков
при медленных движениях узлов, особенно в моменты трогания
узла с места и при остановках; обеспечения точного перемещения
узлов с минимальным отклонением от заданной траектории, с
точным выходом в заданное положение; сохранения работоспособ-
ности и точности в течение всего срока эксплуатации станка;
11
гашения колебаний узлов, возникающих при их перемещении и
в процессе резания.
Для выполнения этих требований направляющие скольжения
подвижных узлов станков с ЧПУ выполняют из нетрадиционных
материалов (термически обработанные стали и чугуны, цветные
сплавы, пластмассы), а также используют новые конструкции
направляющих — направляющие качения.
Пару трения с к о л ь ж е н и я создают из разных материа-
лов, имеющих различную твердость и химические составы, чем
устраняют возможность появления на направляющих задиров.
Направляющие длинных деталей (например, станин) обычно из-
готовляют из более износостойких и твердых материалов, так как
Рис. 1.9. Устройства для регулирования предварительного на-
тяга в роликовых опорах качения:
а — пружинами и винтами, б — пружинами, в — клином
длительность сохранения точности определяется в основном точ-
ностью этих деталей. Чугунные направляющие закаливают до
твердости HRC 48—53. Широко применяют накладные стальные
направляющие, твердость которых достигает HRC58—62.
Для накладных направляющих подвижных узлов ши-
роко используют цветные сплавы (БрАМц9-2; ЦАМ10-5), работаю-
12
4 5 6
6 5 6
щие в паре со стальными и чугунными направляющими. Для на-
правляющих подвижных узлов станков с ЧПУ используют пласт-
массы (например, фторопласт, наклеиваемый в виде ленты, ком-
позиционные материалы на основе эпоксидных смол с добавкой
различных наполнителей).
Направляющие качения, широко применяемые в станках с
ЧПУ, обеспечивают равномерное и плавное движение во всем
диапазоне подач, создание предварительного натяга в направ-
ляющих (т. е. беззазорное соединение), сохранение в течение
длительного времени заданной
точности.
Роликовая опора каче-
ния (рис. 1.8) состоит из на-
правляющей 1, вокруг которой
обкатываются ролики 2 (от вы-
падания и боковых смещений ро-
лики удерживаются обоймами 3).
К поверхности подвижных узлов
•опоры крепят винтами и штифта-
ми. Опоры встраивают в подвиж-
ные узлы с предварительным на-
тягом, который создают пригон-
кой (подшлифовкой) планок,
подкладываемых под опоры, или
регулировочными устройствами.
Для создания натяга с по-
мощью регулировочных уст-
ройств одну роликовую опору за-
крепляют в корпусе неподвижно,
а противоположную — перемеща-
ют в процессе монтажа (рис. 1.9).
Если необходима самоустановка
опор, применяют устройства с
дружинами и винтами (рис.
1.9, а) или только с пружинами
(рис. 1.9, б); в случае, когда са-
моустановка необязательна, ис-
пользуют устройства с клином
(рис. 1.9, в).
В станках с ЧПУ широкое
.распространение получили ком-
бинированные направ-
ляющие скольжения — качения (рис. 1.10). В таких кон-
струкциях основную нагрузку, как правило, воспринимают направ-
ляющие скольжения, а направляющие качения используют для
создания предварительного натяга в направлении, где появление
зазора в процессе работы недопустимо.
Для предотвращения преждевременного выхода роликовых
юпор из строя необходимо очень тщательно производить их мон-
Рис. 1.Ю. Комбинированные направ-
ляющие скольжения-качения:
/ — станина, 2 —прижимная планка. 3 —
накладная направляющая станины, 4 —
роликовая опора, 5 — подвижный стот,
6 — направляющая скольжения стола. 7 —
пружины
13
таж. Так, разновысотность опор, установленных в одной плоскости,
не должна превышать 3 мкм. Перекос опор в продольной плоско-
сти должен быть не более 10—12 мкм на длине 100 мм, а в
поперечном — 3 мкм.
Направляющие станков с ЧПУ должны тщательно смазываться.
Направляющие должны быть надежно защищены от попадания
грязи и пыли с помощью телескопических щитков, раздвижных
мехов или скребков.
1.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ
В станках с ЧПУ в качестве тормозов (а также для реализа-
ции других функций) широко используют электромагнитные фрик-
ционные многодисковые муфты. По исполнению муфты подраз-
деляются на контактные (см. ч. I), бесконтактные и тормозные.
Кроме того, муфты различаются по габариту (чем больше габа-
рит, тем больше передаваемый муфтой крутящий момент).
Бесконтактные муфты (рис. 1.11) в отличие от кон-
тактных имеют составной магнитопровод, образуемый неподвиж-
ным корпусом 2 и катушкодержателем 1, разделенных зазором.
Рис. 1.11. Бесконтактная муфта
Рис. 1.12. Тормозная муфта
В этих муфтах исключен контакт в элементах токоподвода
(т. е. между щеткой и токоподводящим кольцом).
Тормозная муфта (рис. 1.12) имеет фланцевый поводок
1 и корпус 2. Якорь 6 смонтирован на поводке с помощью кольца
7 Наружные диски 5 сцеплены с неподвижным поводком, а
внутренние диски 4 и шлицевая втулка 3 (отделенная зазорами
от корпуса и якоря) при отключенной муфте свободно вращаются
вместе с валом.
14
Контрольные вопросы
i. Вспомните, для чего служат привод главного движения и привод подачи.
2„ За какое время должно осуществляться торможение привода главного
двкж:езия?
3. Какие виды передач используются в приводах главного движения и подач
а сгвнкаа с ЧПУ?
4. Для чего устанавливаются специальные муфты на валах электродвигате-
лей в яряввдах станков с ЧПУ?
Как производится осевая регулировка шариковых винтовых пар?
б. Кек создается натяг в направляющих станков с ЧПУ?
7. В чем состоит отличие контактных электромагнитных муфт от бескон-
тактных?
2. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ
2.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТАНКОВ,
ИХ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И НАЛАДКА
Токарные станки с ЧПУ находят широкое распространение в
машиностроении и металлообработке.
В настоящее время большинство токарных станков оснащается
УЧПУ Это относится как к небольшим станкам (например, ав-
томат для обработки прутков с наибольшим диаметром 16 мм),
так и к тяжелым станкам (например, специальный токарно-кару-
сельный станок для обработки деталей диаметром до 20 м).
Наиболее распространены средние токарные станки (наиболь-
ший диаметр обрабатываемой детали, устанавливаемой над стани-
ной 320, 400, 500 и 630 мм), которые имеют, как правило, патрон-
но-центровое исполнение, и позволяют обрабатывать детали типа
дисков (в патроне) и валов (в центрах).
В ряде случаев выпускают станки патронного (без задней баб-
ки) и пруткового исполнений, которые проще по конструкции и
имеют более свободную рабочую зону.
Станки с горизонтальным шпинделем бывают с горизонталь-
ным, наклонным или вертикальным расположением направляющих
станины. Наклонные и вертикальные направляющие обеспечивают
свободный ход стружки, улучшают обслуживание станка.
В приводах подач станков с ЧПУ в настоящее время приме-
няют высокомоментные регулируемые электродвигатели постоян-
ного тока; на шариковом винте или непосредственно на валу
двигателей, перемещающих суппорт в поперечном и продольном
направлениях, устанавливают фотоимпульсные датчики, следящие
за исполнением заданных перемещений и сообщающие эту инфор-
мацию в УЧПУ Последнее выдает соответствующие команды
приводам подач. В результате повысились точность позициониро-
вания и скорость быстрых перемещений суппорта (до 10 м/мин).
В главном приводе вместо автоматических коробок скоростей
с электромагнитными муфтами используют регулируемые элек-
тродвигатели постоянного тока, что существенно упрощает конст-
рукцию привода и позволяет автоматически поддерживать посто-
янную скорость резания путем бесступенчатого регулирования
частоты вращения шпинделя.
Дальнейшим развитием УЧПУ явились так называемые опера-
тивные УЧПУ модели «Электроника НЦ-31». Оперативные УЧПУ
обеспечивают ввод УП непосредственно на станке (с помощью
клавиатуры), без подготовки перфоленты в специальных бюро.,
16
что значительно сокращает время ожидания УП и время на ее
корректировку по результатам обработки первой детали; имеют
кассету внешней памяти, в которой можно хранить УП в целях
ее повторного использования при необходимости.
Токарный станок мод. 16К20Т1 с ЧПУ
Конструкция и техническая характеристика. Станок оснащен
оперативным УЧПУ мод. «Электроника НЦ-31», установленным
на суппорте станка, что обеспечивает удобство наблюдения за
перемещениями режущего инструмента при вводе УП.
Станок мод. 16К20Т1 является типичным для современных
станков с ЧПУ и предназначен для токарной обработки (в цент-
рах и в патроне) наружных и внутренних поверхностей деталей
типа тел вращения различной сложности, а также для нарезания
резьб.
Этот станок применяется в единичном, мелкосерийном и серий-
ном производстве.
Техническая характеристика
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм:
при установке над станиной 400
при установке над суппортом 215
Наибольшая длина обработки, мм 900
Диаметр отверстия в шпинделе, мм 53
Число одновременно управляемых координат 2
Частота вращения шпинделя, об/мин 22,4—2240
Подачи, мм/об:
продольные 0,01—2,8
поперечные . . 0,005—1,4
Максимальная рабочая подача, мм/
продольная 2000'
поперечная . 1000
Скорость быстрых перемещений, мм/мин:
продольных 6000
поперечных 5000
Дискретность перемещений, мм:
продольных 0,01
поперечных о’бО5
Шаг нарезаемой резьбы, мм 0,01_40,959
Число позиций револьверной головки 8
Наибольшие размеры поперечного сечения резца
устанавливаемого в резцедержателе, мм 25x25
Мощность главного электродвигателя, кВт 1 ]
Масса станка, кг 4000
Габарит станка (длинаХширинаХвысота), мм 3980Х1700Х
XI700
В состав станка мод. 16К20Т1 (рис. 2.1, а, б) входят: основа-
ние /; станина 2; каретка 3; левая опора 4 винта продольного
перемещения; шпиндельная бабка 5; привод 6 продольного пере-
мещения; неподвижное ограждение 7; датчик резьбонарезания 8;
шкаф 9 управления; подвижное ограждение 10-, поворотная ре-
вольверная головка 11', винтовая шариковая пара 12 поперечного
17
Рис. 2.1. Токарный станок мод. 16К20Т1 с ЧПУ
Рис. 2.2. Органы управления
перемещения; шкаф 13 управления; винтовая шариковая пара 14
продольного перемещения; задняя бабка 15; правая опора 16 про-
дольного винта; электрооборудование 17; электромеханический
привод 18 пиноли задней бабки; централизованная система 19
смазки; электродвигатель главного движения 20; патрон 21 с
электромеханическим приводом 22; привод 23 поперечного пере-
мещения; разводка коммуникаций по станку; разводка коммуни-
каций по каретке 24; пульт управления 25 (включая УЧПУ
«Электроника НЦ-31»),
Кроме того, по заказу поставляются люнет неподвижный и
приспособление для настройки инструмента.
Органы управления станком показаны на рис. 2.2. К ним отно-
сятся: панель 1 управления, служащая для ручного включения
Рис. 2.3. Панели расположения на шкафу управления (а) и управления приво-
дами (б)
21
станка и шпинделя в толчковом режиме; рукоятка 2 (для перек-
лючения трех диапазонов частоты вращения шпинделя); панель
3, расположенная на каретке; пульт 4 УЧПУ; кнопка 5 служит
для выключения станка в аварийных ситуациях; рукоятка 6 руч-
ного зажима пиноли задней бабки; панель 7 управления приво-
дами; рукоятка S ручного зажима задней бабки; рукоятка 9 на-
ладочного (ручного) перемещения каретки; сдвоенная педаль 70-
перемещения пиноли; педаль 11 управления патроном (зажим и
разжим обрабатываемой детали).
На панели, расположенной на шкафу управления (рис. 2.3, а)„
и панели управления приводами (рис. 2.3, б) смонтированы: ру-
коятка 1 вводного автомата (включение и выключение электрообо-
рудования станка); кнопка 2 механической блокировки вводного
автомата; кнопка 3, включением которой подают напряжение на
электроавтоматику станка; лампа 4, которая загорается при на-
личии напряжения; кнопка 5 (толчкового действия), при нажатии
на которую шпиндель начинает вращаться; кнопка 6, нажатием
которой производится автоматическое смазывание направляющих
каретки; лампа 7 контроля смазывания шпиндельной бабки; сиг-
нализатор 8 заземления, контролирующий цепь управления напря-
жением 110 В; кнопка 9 включения приводов подачи; кнопка 10
выключения приводов подачи; переключатель И пиноли и патро-
на, имеющий пять положений; 1) крайнее левое — зажим детали
в патроне (по наружному диаметру) и пинолью; 2) зажим детали
в центрах; 3) зажим детали в патроне по наружному диаметру;
4) зажим детали в патроне по внутреннему диаметру; 5) крайнее
правое—разжим детали.
На панели управления, расположенной на суппорте (рис. 2.4),.
находятся: ручной генератор 1 перемещений суппорта, осуществ-
ляемых от УЧПУ и необходимых для «привязки» инструмента
к координатным осям станка и реализации других наладочных
22
функций; кнопка 2 схода суппорта с аварийного кулачка; лам-
почка 3, сигнализирующая о вращении шпинделя; переключатель
•/, который в положении «Выключено» блокирует возможность
шюда информации с пульта управления,’что необходимо с точки
арония техники безопасности; переключатель 5, имеющий три по-
ложения: 1) левое — разрешается подача и вращение шпинделя;
*2) среднее—работа шпинделя без подачи; 3) правое — остановка
подачи и вращение шпинделя; переключатель 6 включения (вык-
лючения) охлаждения.
Кинематическая схема станка мод. 16К20Т1 представлена на
рис. 2.5. В качестве привода главного движения используют элек-
тродвигатель МГ. регулируемый постоянного тока либо частотно-
регулируемый асинхронный.
В описываемой схеме двигатель Ml — частотно-регулируемый
асинхронный.
От двигателя Ml посредством поликлиновой ременной передачи
(с шкивами диаметром 105 и 264 мм) вращение передается на
вал / шпиндельной бабки, а затем через зубчатые колеса 1 и 2-—
на вал II. Далее обеспечиваются три диапазона частоты вращения
шпинделя (22,4—315; 63—900; 160—2240 об/мин). В пределах
каждого диапазона частота вращения регулируется бесступенчато
путем изменения частоты вращения электродвигателя Ml.
Для получения первого диапазона частот вращения движение
от вала II (через зубчатые колеса 4 и 3) передается на вал III,
затем (через зубчатые колеса 7 и 8) —на вал IV и далее (через
зубчатые колеса 9 и 11) —на вал V (шпиндель).
Для получения второго диапазона колесо 11 вводится в за-
цепление с колесом 6, а колесо 3 выводится из зацепления с ко-
лесом 4.
Для получения третьего диапазона колесо 10 вводится в за-
цепление с колесом 5, а колесо 3 (как и в предыдущем случае)
выводится из зацепления с колесом 4. Зубчатые колеса 12 и 13
служат для вращения датчика ВЕ-178 резьбонарезания.
Зубчатое колесо 12 — разрезное и служит для выборки зазора
а зацеплении в целях предотвращения рассогласования положе-
ния шпинделя и датчика.
В качестве привода подач суппорта по оси X (поперечное пе-
ремещение) применяют электродвигатель М2 (регулируемый вы-
сокомоментный постоянного тока или частотпо-регулируемый
асинхронный. От двигателя М2 вращение (через зубчатые колеса
14 и 15) передается на шариковый винт (шаг Р=5); обратная
связь по пути осуществляется фотоимпульсным датчиком ВЕ-178.
Цепь привода подач суппорта по оси Z (продольное перемеще-
ние): двигатель М3 — зубчатые колеса 16, 17 — шариковый винт
(Р=10) —датчик ВЕ-178.
Цепь поворота шестипозиционной револьверной головки: асин-
хронный электродвигатель М4—'зубчатые колеса 18 и 19 — чер-
вяк 20 — червячная шестерня 21. Асинхронный двигатель М5 при-
to
Рис. 2.5. Кинематическая схема станка мод. 16К20Т1
Рис. 2.6. Шпиндельная бабка (развертка)
to
Рис. 2.7. Привод продольного перемещения суппорта
26
поди г во вращение шестеренный насос ВГ11-11А, осуществляющий
централизованное смазывание станка.
Конструкция шпиндельного узла (рис. 2.6) в зна-
чительной мере определяет эксплуатационные показатели станка,
т е. применяемые режимы резания и достигаемые точность и
производительность обработки. Поэтому корпус 1 бабки выполнен
II виде жесткой чугунной отливки и надежно закреплен на ста-
нине. Зубчатые колеса закалены и прошлифованы по профилю
зубьев. Наиболее важной деталью шпиндельной бабки является
шпиндель 5, непосредственно воспринимающий усилия резания.
Передний конец шпинделя имеет фланец, к которому крепится ку-
лачковый патрон. Передней опорой служит двухрядный кониче-
ский роликовый подшипник 4, а задней — однорядный конический
роликовый подшипник 3. Применение в опорах пружин 2, пред-
назначенных для постоянной выборки зазоров в подшипниках,
способствует повышению точности и жесткости шпиндельного
узла. Подшипники отрегулированы заводом-изготовителем станка,
что обеспечивает их эксплуатацию без вмешательства наладчика
(кроме случаев ремонта).
Привод продольного перемещения суппорта
(рис. 2.7) включает в себя шариковую винтовую передачу (диа-
метр 63 мм, шаг 10 мм), опоры 2 винта, редуктор 1 (передаточное
отношение 1 1), электродвигатель 6 постоянного тока и датчик
3 обратной связи, связанный с винтом посредством муфты 4.
Если станок оснащен частотно-регулируемым асинхронным дви-
гателем, то устанавливают редуктор с передаточным отношением
1 2, а датчик обратной связи встраивают в электродвигатель.
Зазор в зубчатом зацеплении редуктора выбирают перемещением
переходной плиты 5 (с установленным на ней электродвигателем)
относительно корпуса редуктора.
Привод поперечного перемещения суппорта
(рис. 2.8) включает в себя шариковую винтовую передачу (диа-
метр 40 мм, шаг 5 мм), опоры 1 винта, редуктор 2 (передаточ-
ное отношение 1 1), электродвигатель 5 постоянного тока и дат-
чик 4 обратной связи, соединенный с винтом посредством упругой
муфты 3. Если станок оснащен частотно-регулируемым асинхрон-
ным двигателем, то датчик обратной связи встраивают в элек-
тродвигатель. Зазор в зубчатом зацеплении выбирают вертикаль-
ным смещением плиты 6 (с установленным на ней электродвига-
телем) .
Шестипозиционную револьверную головку (рис.
2.9) с горизонтальной осью вращения устанавливают на попереч-
ной ползушке. В инструментальной головке крепят шесть резцов-
аставок или три инструментальных блока.
Инструментальную съемную головку монтируют на выходном
валу 5 и жестко связывают с подвижным элементом 6 плоскозуб-
чатой муфты. Поворот револьверной головки производят следую-
щим образом: от электродвигателя 2 (через червячную передачу)
вращение передается на вал 7 кулачковой полумуфты 8, которая
27
жестко связана с валом 5. В начальный момент вращения элемен-
ты 3 и 6 плоскозубчатой муфты расцепляются и происходит
поворот головки в нужную позицию, что контролируется электри-
ческим датчиком 10. Затем осуществляется реверс электродвига-
теля, вал 7 кулачковой муфты вращается в противоположную
сторону, а подвижный элемент 6 плоскозубчатой муфты (с инст-
Рис. 2.8. Привод поперечного перемещения суппорта
рументальной головкой) удерживается от поворота фиксатором,
в результате чего элемент 6 фиксируется на зубьях неподвиж-
ного элемента 3 плоскозубчатой муфты. Сигнал зажима от конеч-
ного выключателя 9 подается на пульт управления, при этом элек-
тродвигатель поворота отключается и начинается рабочий цикл
обработки. Для ручного поворота и зажима револьверной головки
(при наладке станка) на валу 1 предусмотрена шестигранная го-
ловка под ключ. Режущий инструмент следует располагать на
инструментальной головке по возможности равномерно, чтобы
избежать дисбаланса при вращении головки.
Заднюю бабку (рис. 2.10) крепят на станине с помощью
рукоятки 3, эксцентрикового вала 5, планки 8 и системы рычагов.
Силу прижима задней бабки к станине регулируют винтами 7 и 2
(при отпущенных контргайках 6 и /), изменяя положение при-
28
ю
ю
Рис. 2.9. Шестипозициоиная револьверная головкв
I
Рис. 2.10. Задняя бабка
30
жимпой планки 8. Пиноль перемещают вручную (с помощью ма-
ховика) или используя электромеханический привод 4.
Станок оснащен т р е х к у л а ч ко в ы м патроном (рис. 2.11)
с электромеханическим приводом зажима обрабатываемой де-
тали.
Кулачки 3 патрона перемещаются в радиальном направле-
нии в результате поступательного движения клина 4, связанного с
тягой 5, которая через пакет тарельчатых пружин 6 связана с
тягой 7. Последняя соединена винтом-штоком 8 с электромехани-
ческой головкой 1, представляющей собой специальный асинхрон-
ный электродвигатель, в якорь которого встроена гайка. При вра-
щении якоря винт-шток 8 перемещается в продольном направле-
нии, приводя в движение тягу 7. Чем больше величина перемеще-
ния этой тяги, тем больше сила сжатия пакета пружин и, следо-
вательно, усилие зажима патрона. Это усилие можно отрегули-
ровать перемещением бесконтактных путевых переключателей 2.
В станке применена а в т о м а т и ч е с к а я система смазы-
вания шпиндельной бабки. Шестеренный насос всасы-
вает масло из резервуара и подает его через сетчатый фильтр к
подшипникам шпинделя и зубчатым колесам. Примерно через
минуту после включения главного электродвигателя начинает вра-
щаться диск маслоуказателя. Его постоянное вращение свидетель-
ствует о нормальной работе системы смазывания. Из шпиндель-
ной бабки масло через сетчатый фильтр и магнитный патрон
сливается в резервуар. В процессе работы необходимо следить
за вращением диска маслоуказателя; при его остановке необхо-
димо отключить станок и очистить фильтр, промыв его элементы
в керосине. Фильтр очищают по мере его засорения, но не реже
1 раза в месяц.
Ежедневно перед началом работы проверяют уровень масла
по риске маслоуказателя и при необходимости доливают масло.
Смазывание направляющих каретки и станины также осущест-
вляется автоматически от станции С48-12, установленной на ос-
новании станка. При включении насоса масло под давлением
подается (с помощью шланга) к разветвительной коробке на ка-
ретке. Насос включается одновременно с включением станка, а в
дальнейшем по команде от реле времени (с интервалом 10—
240 мин). При работе насоса зажигается сигнальная лампочка.
При необходимости можно дополнительно подать масло нажа-
тием кнопки «Толчок смазки».
Опоры винтовых пар подачи суппорта и шариковую гайку сма-
зывают вручную (через масленку) пластическим смазочным мате-
риалом.
Правильное и регулярное смазывание станка имеет важное
значение для его нормальной эксплуатации.
Порядок работы станка. Перед началом работы включают
станок и проверяют положение и надежность крепления кулачков
аварийного ограничения хода на продольной и поперечной линей-
ках, а также положение и надежность крепления задней бабки
31
Рис. 2.11. Трехкулачковый патрон с электромеханическим приводом зажима детали
32
па станине (в случае ее применения). При обработке в патроне
заднюю бабку отводят в крайнее правое положение. С помощью
специальных рукояток проверяют легкость перемещения суппорта
п продольном и поперечном направлениях. В режиме «Ручное уп-
раплепне» проверяют работу механизмов станка: переключение
диапазонов частоты вращения; перемещение суппорта в продоль-
ном и поперечном направлениях на быстром ходу и рабочих по-
дачах; работу аварийных и блокировочных электропереключате-
лей; подачу смазочного материала; вращение шпинделя и др.
Проверив работу сганка в ручном режиме и убедившись в ее
правильности, включают автоматический цикл — обход контура
па холостом ходу (без установки заготовки).
При нормальной работе станка обрабатывают по УП первую
деталь, замеряют ее, с помощью УЧПУ корректируют УП.
Меры безопасности при работе на станке. 1. Ременная пере-
дача привода главного движения закрывается предохранительны-
ми кожухами.
2. Зона обработки имеет подвижное ограждение (из листовой
стали), имеющее смотровое окно из прозрачного материала. Ста-
нок оснащен блокировкой, допускающей включение вращения
шпинделя только в закрытом положении подвижного ограждения.
3. Время торможения шпинделя (после его включения при лю-
бой частоте вращения) не должно превышать 5 с.
4. Органы управления зажимными механизированными устрой-
ствами имеют блокировку, исключающую возможность ввода их
в действие при включенном приводе главного движения.
5. Рукоятки и другие органы управления станков снабжены
надежными фиксаторами, не допускающими самопроизвольных пе-
ремещений органов управления.
6. Вводные выключатели снабжены указателем в виде мигаю-
щего индикаторного устройства, показывающего состояние его
контакторов.
7 На станках имеется кнопка «Стоп» (аварийная) с грибовид-
ным толкателем увеличенного размера, установленная на панели,
закрепленной на каретке станка.
8. На станках применен переключатель «Стоп — подачи» и
«Стоп — шпинделя», дающий возможность оператору при необ-
ходимости последовательно остановить подачу и вращение шпин-
деля без отключения станка.
9. Перемещение каретки и суппорта ограничиваются в край-
них положениях блоками путевых конечных выключателей, даю-
щих последовательно команды на остановку подачи и на аварий-
ное отключение станка.
10. Двери электрошкафов станка запираются специальными
замками.
11. Доступ к кассете внешней памяти закрыт дверцей, кото-
рая запирается специальным замком.
12. Предусмотрен специальный переключатель «Блокировка
пульта управления», запираемый ключом и блокирующий воз-
2—281 33
Таблица 2.1
Характер неисправности Причины возникновения Методы устранения
Станок не запускается Срабатывают блокировоч- ные устройства Падение или отсутствие напряжения питания Отсутствие питания при- водов подач Проверить положение подвижного ограждения Проверить наличие и величину напряжения в сети Проверить работу ап- паратов, осуществляю- щих питание приводов подач
Произвольное отключе- ние электродвигателя во время работы Ремень проскальзыва- ет прн нагрузке, не пре- вышающей паспортной Насос охлаждения не работает Срабатывание теплового реле от перегрузки двига- теля Недостаточное натяжение ремня Недостаток СОЖ Перегорели предохрани- тели Уменьшить скорость резания или подачу Увеличить натяжение ремня Долить СОЖ Заменить предохрани- тели
Станок вибрирует Неправильная установка станка на фундаменте по уровню Износ клина направляю- щих суппорта Неправильно выбраны ре- жимы резания, неправильно заточен резец Выверить стал по уровню Подтянуть прижимные планки и упорные вин- ты клина Изменить скорость ре- зания, подачу, заточку резца
Станок не обеспечива- ет точность обработки Деталь, закрепленная в патроне, имеет большой вы- лет Нежесткое крепление пат- рона на шпинделе Увеличенный люфт в при- водах подач Поперечное смещение зад- ней бабки прн обработке в центрах Деталь поддержать люнетом или поджать центром Подтянуть крепежные винты патрона Выбрать люфты в ре- дукторах подач и в вин- товых шариковых парах Отрегулировать поло- жение задней бабки
34
м<।жп<><-11> инода информации с клавиатуры пульта при выключен-
ном положении переключателя.
Неисправности и способы их устранения. Характерные неис-
правности, возникающие в процессе работы станка, и методы их
устранения приведены в табл. 2.1.
2.2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ
ТОКАРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ И РАСШИРЕНИЯ
ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
Конструкторы-создатели новых станков, изучая и обобщая
опыт работы производственников (наладчиков, операторов и др.),
анализируя результаты, полученные при эксплуатации станков,
и тенденции развития современного станкостроения, стремятся
найти более совершенные конструктивные решения, позволяющие
достичь еще более высоких показателей при работе на вновь соз-
данном оборудовании.
В этой связи целесообразно рассмотреть основные конструк-
тивные особенности перспективных токарных станков, которые
в настоящее время проходят испытания как опытные образцы,
по в ближайший _период займут свое место в цехах заводов и
предприятий.
Примером такого оборудования является токарный станок мод.
Ш420ПФ30 с ЧПУ, кинематическая схема которого показана на
рис. 2.12. Станок предназначен для обработки в патроне деталей
диаметром до 200 мм, а также прутков диаметром до 50 мм.
В представленной схеме отсутствуют зубчатые колеса, что обус-
ловливает бесшумную и практически безвибрационную работу
станка. От регулируемого электродвигателя Ml постоянного тока
(мощностью 30 кВт) вращение передается (через поликлиновую
ременную передачу) непосредственно на шпиндель: при частоте
вращения до 2500 об/мпн (по заказу до 4000 об/мин) —через шки-
вы 1 и 2; при частоте вращения — до 1400 об/мин через шкивы
3 и 4. Для перехода с одной ступени частоты вращения на дру-
гую плиту с установленным на ней электродвигателем поднимают
гидроцилиндром п вручную перебрасывают ремень с одной пары
шкивов на другую. В качестве передней опоры шпинделя исполь-
зуют высокоточные радиально-упорные шариковые подшипники
(установленные по схеме «Триплекс»), а в качестве задней опоры —
двухрядный роликовый подшипник (с коническим отверстием),
воспринимающий массу шкивов 2 и 4 и гидроцилиндра привода
зажимного патрона. Через шкивы 5 и 6 (посредством зубчатой ре-
менной передачи) приводится во вращение фотоимпульсный дат-
чик Д1, обеспечивающий резьбонарезание и точную подачу суп-
порта на один оборот шпинделя.
Перемещение суппорта по оси X (т. е. в направлении, перпен-
дикулярном оси вращения обрабатываемой детали) осуществ-
ляется от регулируемого высокомоментного электродвигателя М2
постоянного тока через зубчатую ременную передачу (шкивы 8
2* 36
Рис, 2.12. Кинематическая схема токарного станка мод. 1П420ПФЗО с ЧПУ
и 7), шариковую винтовую пару 9. Датчик Д2 контролирует по-
зиционирование суппорта с точностью 0,005 мм. Аналогичный
по конструкции привод продольных перемещений суппорта вклю-
чает в себя электродвигатель М3, зубчатую ременную передачу,
(шкивы 11 и 10) и шариковую винтовую пару 12; обратная связь
(с дискретностью 0,001 мм) осуществляется датчиком ДЗ. Гидро-
двигатель М4 автоматически (по команде от пульта управления)
открывает и закрывает ограждение 13 станка, что облегчает труд
оператора и, что особенно важно, позволяет легко стыковать про-
мышленный робот, предназначенный для загрузки — выгрузки
деталей, со станком. Два ролика 14 предотвращают поперечные
колебания зубчатого ремня.
Направляющие поперечных и продольных салазок, оснащенные
наполненным фторопластом, обеспечивают низкий коэффициент
трения и, как следствие, малые точные перемещения суппорта.
Рабочая зона станка полностью герметизирована, что позво-
ляет интенсивно удалять (смывом) стружку из рабочей зоны и
через специальный транспортер из станка. Насос для подачи
СОЖ в зону резания имеет производительность до 100 л/мин.
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр обрабатываемой детали
мм . . . 20.0
Наибольший диаметр обрабатываемого прут-
ка, мм . ..................... 50
Частота вращения шпинделя (регулирование бес-
ступенчатое), об/мин:
первый диапазон 25—1400
второй диапазон 45—2500
по заказу 4000
Наибольшее перемещение, мм:
каретки суппорта 500
поперечных салазок 265
Подача по осям X и Z, мм/мин . 5—2000
Скорость быстрых перемещений суппорта, м/мин:
по оси X 8,5
по оси Z 12
Дискретность перемещения, мм:
по оси X (на радиус) 0,0005
по оси Z . . 0,001
Наибольший крутящий момент на шпинделе, Н-м 500
Габарит (длина Хширина Хвысота) станка, мм 3.150Х2262Х
Х2300
Масса станка, кг . 5700
Класс точности станка П
Станок мод. 1П420ПФ30 может использоваться как для обра-
ботки, так и для измерения детали, что характерно для станков
нового поколения. Поэтому к точности станка и ее сохранению
в течение длительного времени предъявляются особо высокие
требования, для выполнения которых станок рассчитан для ра-
боты с повышенной скоростью резания (200—400 м/мин) при от-
носительно малых глубине резания и подаче.
37
На рис. 2.13 показана схема автоматического измерения по-
верхностей детали и автоматической коррекции положения ре-
жущего инструмента в координатной системе станка (в качестве
примера показано измерение наружного диаметра D обрабаты-
ваемой детали /). В одной из позиций револьверной головки 3
закреплен индикатор 2 контакта. По заданной в УЧПУ 7 про-
грамме индикатор (при остановленном шпинделе) касается обра-
Рис. 2.13. Схема автоматического измерения поверхностей обрабатываемых
деталей и автоматической коррекции положения режущего инструмента
зующей наружной поверхности детали сверху, а затем снизу. Сиг-
нал от индикатора через датчик 4 обратной связи поступает в
УЧПУ, которое фиксирует размеры Х\ и х2; разность х2—х, равна
измеренному диаметру. Сигнал касания передается также через
приемное устройство 5 и нреобразователь 6 в УЧПУ, где произ-
водится соответствующий расчет. Затем необходимый сигнал че-
рез тиристорный преобразователь 8 поступает в обмотку возбуж-
38
дения электродвигателя 9 подач. Последний, вращая шариковую
пинтовую пару 10, корректирует положение суппорта с инстру-
ментом. Точность измерения 0,004—0,005 мм позволяет без вме-
шательства наладчика обеспечить (в автоматическом цикле) точ-
ность обработки 0,02—0,03 мм.
Указанная система автоматического поддержания заданной точ-
ности обработки, система автоматической замены режущих инет-'
рументов (при их недопустимом износе или поломке), а также
оснащение станка роботом (осуществляющим автоматическую
загрузку — выгрузку деталей) позволяют трансформировать ста-
нок в гибкий производственный модуль, который способен рабо-
тать длительное время без вмешательства оператора (наладчика).
Такие модули могут встраиваться в гибкие производственные си-
стемы, управляемые от ЭВМ и оснащенные транспортными сред-
ствами.
2.3. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И ОСНАСТКА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ
ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Режущий инструмент. Опыт эксплуатации токарных станков
с ЧПУ показал, что для обработки большинства машинострои-
тельных деталей можно применять типовой комплект режущего
инструмента и оснастки. Исключение составляет небольшая часть
деталей, специфическая технология изготовления которых требует
разработки и изготовления специального инструмента.
В соответствии с принятой системой кодирования каждому
виду режущего инструмента, выполняющему определенные техно-
логические переходы (один или несколько) присваивают цифровой
код. При этом учитывают геометрические параметры и материал
режущей части инструмента.
В табл. 2.2 представлены основные виды режущего инстру-
мента, входящие в типовой комплект для токарной обработки.
Таблица 2.2
Код инстру- мента Наименование инструмента Эскиз
02 Резец подрезной левый черновой
03 Резец проходной левый черновой «иО' т
39
Продолжение табл. 2.2
Код иястру« мента Наименование ииструмеита Эскиз
04 Резец расточный подрезной для работы по- перечными проходами
14 18 19 Резец проходной подрезной для черновых и получистовых работ
08 67 68 69 70 Сверло спиральное Ф 22, Ф28, (26, ФЯ)
09 15 Сверло «донное» W, фзя,}
21 22 Резец контурный левый чистовой
24 25 Резец контурный правый чистовой 1
85 27 41 20 43 28 Резец расточный черновой £>min = 22; 28; 36
10 48 Резец расточный черновой Dmin = 50 и СО
40
Продолжение табл. 2.2
Кол инстру- мента Наименование инструмента Эскиз
07 17 98 28 97 99 Резец расточный контурный чистовой £>пнп = = 22; 28; 36
46 50 Резец расточный контурный чистовой £)min = = 50
31 32 33 34 35 Резец для наружных прямых канавок 6 = 1; 2; 3; 4; 6 г
38 86 Резец для наружных угловых канавок 6 = = 2; 3
51 52 Резец для внутренних прямых канавок Ь = = 1,4; 2 £?min^=3-6
57 58 Резец для внутренних угловых канавок Ь= =2; 3 Dmin=36 43^, °’ н
74—82 Резец для торцовых канавок 6=4; 7
41
Продолжение табл. 2.2
Код инстру- мента Наименование инструмента Эскиз
16 17 Резец контурный чистовой
5 100 Резец для наружных резьб р
45 102 Резец для внутренних резьб
Каждому из инструментов присвоен цифровой код. В номен-
клатуру используемого инструмента входит также стандартный
режущий инструмент (спиральные сверла, зенкеры, метчики и др.).
Современный режущий инструмент конструктивно выполняется
сборным (с механическим креплением режущих пластин или рез-
цовых вставок с напаянными твердосплавными пластинами. Спо-
собы крепления твердосплавных пластин показаны на рис. 2.14,
Рис. 2.14. Способы крепления твердосплавных пластин к державке резца:
а — рычагом н шариком, б —прихватом, в — специальной тягой; / — державка резца,
2 — твердосплавная пластина, <3 — рычаг, 4 — шарик, 5 — винт, 6 — прихват, 7 — спе-
циальная тяга, 8 — винт
Для крепления токарного режущего инструмента применяют
резцовые блоки, которые обеспечивают точное расположение ин-
струмента на станке. Достаточно широко применяют также креп-
ление резцов непосредственно в пазах револьверной головки.
На рис. 2.15 показаны типовые резцовые блоки и способы их
крепления.
42
Рис. 2.15. Типовые резцовые блоки:
крепление в пазах револьверной головки, б — крепление типа «ласточкин хвост», а — крепление посредством цилиндричв'
ского хвостовика с реечным зацеплением
43
Для подачи СОЖ непосредственно к режущей кромке резца
в револьверной головке, державке резца или в стержне инстру-
мента предусматривают соответствующие каналы (отверстия), ко-
торые подсоединяют к отверстию револьверной головки (в рабо-
чей позиции) посредством подпружиненного клапана, отверстие
которого соединено через систему трубопроводов с агрегатом по-
дачи СОЖ.
Поскольку цикл обработки на станках с ЧПУ — автоматиче-
ский и оператор практически лишен возможности вмешаться в
рабочий процесс, режимы резания для таких станков назначают
заранее (по каждому типу инструмента) на основании предва-
рительных экспериментальных проверок инструментов, входящих
в типовой комплект. Эти режимы корректируют после производ-
ственной проверки. Допустимую величину износа инструмента
определяют, как правило, исходя из требований к соответствую-
щей операции (или переходу), при этом затраты на эксплуата-
цию инструмента на станках с ЧПУ (трудоемкость смены инстру-
мента, его воссстановление, норма случайной убыли и т. п.) долж-
ны быть минимальными.
Условия работы инструмента на токарных станках с ЧПУ
имеют следующие особенности, которые необходимо учитывать
при оценке его износа и стойкости: 1) каждый инструмент
может использоваться для различных рабочих ходов и переходов
при выполнении одной операции; 2) каждый инструмент в тече-
ние периода стойкости может использоваться на разных опера-
циях для обработки различных деталей из различных материа-
лов; 3) каждый рабочий ход выполняется на режимах, обеспе-
чивающих экономичное использование станка и инструмента;
4) большинство инструментов оснащено многогранными неперета-
чиваемыми пластинками из твердого сплава; 5) из отдельных
инструментов компонуются многоинструментальные наладки; причем
при смене обрабатываемой детали заменяется меньшая часть ин-
струментов, входящих в наладку.
Применение одного инструмента для выполнения различных
рабочих ходов и переходов, а также различных операций может
привести к тому, что площадки износа будут развиваться неза-
висимо друг от друга и при этом частично или полностью совме-
щаться. Конкретную партию деталей обрабатывают инструмен-
том, величина износа которого заранее неизвестна, а заменяют
инструмент по мере его износа, т. е. независимо от величины
партии обрабатываемых деталей.
При обработке торцовых и цилиндрических поверхностей из-
носу могут подвергаться разные режущие кромки резца, поэтому
^работоспособность такого инструмента определяется наибольшим
износом, а стойкость — временем резания при выполнении про-
ходов наибольшей продолжительности. Допустимый износ перета-
чиваемого инструмента, работающего на станках с ЧПУ, опреде-
ляется так же, как и для других автоматических станков.
Многогранные неперетачиваемые пластины теряют режущие
44
свойства из-за поломки, выкрашивания режущей кромки, ухуд-
шения качества поверхности обрабатываемой заготовки и т. п.
Отказы инструмента подразделяются на внезапные и связанные
<• его износом. Основные причины внезапных отказов при черно-
вой и получистовой обработке на токарных станках следующие:
некачественная сборка резцов; повреждение их стружкой; де-
фекты заготовки (облой); завышенный припуск заготовки; бие-
ние заготовки; заусенцы на заготовке; повышенная твердость за-
готовки; сбой в работе станка; плохое закрепление заготовки}
вибрации в процессе резания.
Отказы, связанные с износом, являются следствием увеличе-
ния составляющих сил резания и ослабления режущей кромки.
Поступающий на станки с ЧПУ режущий инструмент подлежит
входному контролю (для выявления возможных дефектов, допу-
щенных при его изготовлении, сборке и комплектации), а также
проверке его соответствия сопроводительной документации и чер-
тежам. Особое внимание следует обращать на качество изготов-
ления гнезда (или паза) под режущую пластину, а также на
качество выполнения деталей, предназначенных для крепления
режущей пластины, и посадочных мест инструмента. Не допус-
кается просвет под вершиной резца и главной режущей кромкой,
между корпусом резца и подкладкой, а также между подкладкой
и режущей пластиной.
На режущих пластинах не должно быть сколов и выкраши-
ваний по всему контуру, образованному режущими кромками.
Ширина ленточки должна быть стабильной. Опорная поверхность
пластин не должна быть выпуклой.
При осмотре затачиваемых резцов (напайных, с напайными
вставками, с механически закрепляемыми пластинами) прове-
ряют, соответствуют ли чертежу углы заточки в плане и размеры
порожков (или лунок) на передней поверхности.
Регулируемую оснастку проверяют на возможность ее регули-
ровки во всем диапазоне в соответствии с чертежами. Оснастку,
предназначенную для закрепления режущего инструмента различ-
ных размеров, проверяют на возможность закрепления в ней всех
инструментов, указанных в сопроводительной документации. Вы-
борочно контролируют габаритные и посадочные размеры всех
видов режущего инструмента, а также возможность его настрой-
ки в инструментальном блоке (или на оправке) по заданным
координатам.
Комплектацию режущего и вспомогательного инструмента кон-
тролируют по картам наладок. При комплектации инстру-
ментальных наладок проверяют состояние режущего инструмента,
бывшего в употреблении, и при необходимости производят его
отбраковку. Инструментальные наладки комплектует слесарь-ин-
струментальщик, который несет ответственность за своевремен-
ную и качественную настройку инструмента; он же отвечает за
состояние обслуживаемых им приборов для размерной настройки
инструмента.
45
Режущий инструмент эксплуатируется на станках под наблю-
дением оператора, который должен обеспечить своевременную за-
мену затупившегося инструмента и свести до минимума степень
его повреждения при возникновении аварийных ситуаций, воз-
можных в процессе работы. Периодически, не реже одного раза
в год, режущий и вспомогательный инструменты подлежат инвен-
таризации.
Размерную настройку режущего инструмента
вне с т а н к а-производят с помощью прибора мод. БВ-2026.
Прибор монЛфуют на тумбе 1 (рис. 2.16), в которой установле-
ны блоки преобразователей устройств цифровой индикации
(УЦИ), автомат-предохранитель, трансформатор проектора и две
розетки для включения блоков преобразователей. На основании
1 прибора 2 размещены две взаимно перпендикулярные каретки —
верхняя (поперечная) 6 и нижняя (продольная) 7, которые пере-
Рис. 2.16. Прибор мод. БВ-2026 для размерной настройки режущего ин-
струмента вне станка
мещаются на шариковых направляющих. На верхней каретке
установлен кронштейн с проектором 5. Слева на основании укреп-
лен кронштейн 3 с УЦИ 4. Точная установка координат каретки
обеспечивается узлами микроподачи.
На поверхности А прибора крепится специальная подставка
(имитирующая конструкцию без револьверной головки или суп-
порта), в которую устанавливают инструментальный блок с ре-
жущим инструментом. В качестве отсчетных систем используют
46
устройства мод. Ф5147/1 цифровой индикации с индуктивными
датчиками линейных перемещений.
Режущий инструмент (в блоке) настраивают путем его пере-
мещения (регулировочными винтами) до совмещения с перекре-
стием проектора по двум координатам в горизонтальной пло-
скости. Положение резца в вертикальной плоскости при необхо-
димости проверяют индикатором часового типа, который вместе
со стойкой входит в комплект прибора.
Сам прибор настраивают по контрольному инструментальному
блоку, имеющему аттестованные размеры относительно баз.
Техническая характеристика прибора мод. БВ-2026
Увеличение проектора, крат Поле зрения объектива проектора, мм 30 6,5
Диаметр экрана проектора, мм Расстояние от базовой плоскости основания до 195
режущей кромки инструмента, мм Расстояние от режущей кромки инструмента до 200
оправы объектива проектора, мм Дискретность, мм 80 0,001
Габарит (длинаХширинахвысота) прибора, мм 1260Х1Ю40Х
Масса прибора, кг Х1710 640
Приспособления и оснастка для крепления обрабатываемых
деталей. Приспособления на станках с ЧПУ, так же как и режу-
щий инструмент, входят в типовой комплект, необходимый для
обработки машиностроительных деталей.
В типовой комплект для токарных станков с ЧПУ входят трех-
кулачковые патроны (в том числе комбинированные), кулачки к
ним, задние центры. Дополнением к комплекту могут быть оправ-
Техническая характеристика патрона мод. ПЗКП-315. 0 8.95
Наружный диаметр, мм . . 3115
Наибольший диаметр выступающей части при наиболь-
шем диаметре зажима, мм 330
Диапазон диаметров, зажимаемых типовыми кулачка-
ми, мм:
при обработке в центрах 15—200
при самоцентрировании зажимных кулачков по:
наружной поверхности 30—25Ю
отверстию 75—220
Диаметр присоединительного конуса, мм 139,719
Диаметр расположения крепежных отверстий, мм 171,4
Размер крепежных отверстий, мм .17
Высота корпуса (от опорной поверхности до наружной
поверхности основных кулачков), мм 178
Ход кулачков без перестановки, мм 7,0
Число перестановок сменных кулачков 20
Шаг перестановки кулачков, мм 2,5
Масса, кг 96
47
кн консольные и центровые, люнеты и др. Наибольший интерес
представляют комбинированные патроны, которые обеспечивают
наименьшие затраты времени при частых переналадках став-
ков.
На токарных станках
применяют комбиниро-
ванные трехкулачко-
вые патроны модели
ПЗКП-315. 0 8.95 (клиново-
го типа), обеспечивающие
зажим заготовки с центриро-
ванием ее по кулачкам (пат-
ронный вариант) и с само-
установкой кулачков по де-
тали (центровой вариант).
Патроны быстро перенала-
живаются с одного вида об-
работки (в патроне) на дру-
гой (в центрах).
Патрон мод. ПЗКП-315.
0 8.95 (рис. 2.17) позволяет
передавать значительную
зажимную силу. Большой
ход кулачка позволяет при
обработке поковок, штампо-
вок и т. п. зажимать заго-
товки с большим облоем, а
при получистовых и чисто-
вых операциях — сократить
число перестановок кулач-
ков.
В соответствии с номен-
клатурой деталей, обраба-
тываемых на токарных стан-
ках с ЧПУ, патроны осна-
щают комплектом сменных
so°
Рис. 2.1,8. Профиль зажимной части
кулачков:
а — для зажима поковок, штамповок, от*
ливок (тип /). б —для черновик и полу*
чистовых работ (тип II), в — для чистовых
работ (тип ///). г — для расточки кулач*
ков на станке (тип IV)
зажимных кулачков. Профили зажимной части кулачков,
предназначенных для различных видов токарной обработки, пока-
заны на рис. 2.18.
2.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ТИПОВЫЕ ЦИКЛЫ,
НАЛАДКА СТАНКОВ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ
При разработке технологического процесса изготов-
ления деталей на токарных станках с ЧПУ учитывают следую-
щие факторы: оптимальные режимы резания (выбираются по
соответствующим справочникам), технические характеристики
станков и УЧПУ; технологические возможности режущих инстру-
49
ментов; число позиций револьверной головки или инструменталь-
ного магазина; тип сменных зажимных кулачков патрона; требуе-
мые точность и качество обработки деталей. Выбранные режимы
резания и геометрические параметры режущих пластин должны
обеспечить такое формообразование стружки, которое бы не пре-
пятствовало нормальному процессу обработки детали.
Технологический процесс обработки на станках с ЧПУ пол-
ностью автоматизирован и выполняется по УП. Исключение со-
ставляют такие операции, как установка и снятие обрабатываемых
деталей, их зажим и освобождение, которые не программируются,
а осуществляются вручную и посредством соответствующих орга-
нов управления на станочном пульте.
Типовые способы базирования и крепления де-
талей при выполнении токарных операций приведены ниже; 1) в
трехкулачковом самоцснтрирующем патроне (патронная обработ-
ка); 2) в центрах с передачей вращения детали трехкулачковым
разноцентрированным патроном (центровая обработка); 3) обра-
ботка на оправке, консольно закрепленной в патроне; 4) на оправ-
ке, закрепленной в центрах и в патроне; 5) в трехкулачковом
самоцентрнрующем патроне, когда обрабатываемая деталь прохо-
дит через отверстие в патроне и шпинделе (концевая обработка);
6) в трехкулачковом самоцентрнрующем патроне с поддержкой
свободного конца детали люнетом (при внутренней обработке) и
задней бабкой (при наружной обработке); 7) в трехкулачковом
самоцентрнрующем патроне, когда заготовка поступает на обра-
ботку через отверстие в шпинделе (прутковая обработка).
Технологические процессы создают на основе типизации тех-
нологических маршрутов; способов базирования и крепления обра-
батываемых деталей; схем обработки для каждого вида перехо-
дов; последовательности выполнения переходов в операциях; режу-
щих инструментов и оснастки; режимов резания; приспособлений и
их элементов; станков с ЧПУ в соответствии с их технологиче-
ским назначением.
Для реализации технологического процесса необходимы черте-
жи операционной обработки (примеры таких чертежей для обра-
ботки с двух установок детали типа фланца показаны на рис.
2.19 и 2.20), карта наладки и УП.
Карта наладки включает в себя следующие основные сведе-
ния: модель станка'с ЧПУ; модель УЧПУ; номер и материал об-
рабатываемой детали; данные о приспособлении для крепления
детали; типоразмеры зажимных кулачков и (при необходимости)
заднего центра; типоразмеры режущего инструмента и порядок
расположения его в позициях револьверной головки; номера кор-
ректоров положения инструмента по координатным осям X и Z
(если это предусмотрено в УЧПУ).
УП разрабатывают согласно инструкции по программированию,
прилагаемой к каждому станку. Разработка УП — наиболее важ-
ный этап технологической подготовки станка к обработке конкрет-
ной детали.
50
d_>
8м
ЕГ
о
04
Рис.
Рис. 2.20. Чертеж операционной обработки детали типа фланца (вторая установка)
Типовые циклы. В памяти современных УЧПУ постоянно хра-
нится ряд типовых технологических циклов, что значительно уп-
рощает подготовку УП.
В качестве примера рассмотрим подготовку УП для обработки
валика (рис. 2.21) на станке мод. 16К20Т1, оснащенном УЧПУ
мод. «Электроника НЦ-31», в памяти которого хранятся типовые
технологические циклы, имеющие код G. Эти циклы имеют код G.
Рис. 2.21. Чертеж обрабатываемой детали
Ввод G-циклов в диалоговом режиме позволяет автоматизировать
этот процесс и уменьшить число ошибок.
G-цикл состоит из последовательности кадров: первый кадр яв-
ляется заголовком цикла и содержит буквенный адрес (G) и но-
мер цикла; последующие кадры характеризуют форму цикла.
Для примера рассмотрим следующие циклы: G12 и G13 (обта-
чивание радиусов соответственно по часовой и против часовой
стрелки; задаются координаты начала и конца дуги и ее радиус);
G77 (многопроходное продольное обтачивание и растачивание; за-
даются: конечный диаметр по оси X; величина полного припуска;
координата Z конечной точки прохода на конечном диаметре; дли-
на съема припуска; глубина резания в проходе); G78 (многопро-
ходное поперечное обтачивание наружных и внутренних поверх-
ностей; задаются: длина рабочего хода по оси X; диаметр, огра-
ничивающий длину прохода; полный припуск по оси Z; координата
Z с учетом снятия припуска; глубина резания в проходе; перепад
диаметра, ограничивающего длину прохода); G31 (многопроход-
ное нарезание резьбы резцом; задаются: наружный диаметр резь-
бы; расстояние между исходной точкой по оси X и наружным диа-
метром резьбы; координата Z конечной точки резьбы; длина резьбы
по оси Z; шаг резьбы в дискретах, мм; глубина резьбы; глу-
бина прохода; перепад диаметров и некоторые другие парамет-
ры). Имеются также циклы G33 (нарезание резьбы плаш-
53
кой или метчиком), G73 (глубокое сверление), G75 (прорезание
канавок) и др.
Содержание УП для обработки валика приведено в табл. 2.3.
Наладку токарного станка с ЧПУ рекомендуется вы-
полнять следующим образом.
1. В начале смены проверяют основные функции, выполняемые
станком. Кроме того, в целях тепловой стабилизации станка и
УЧПУ включают вращение шпинделя на средней частоте и пита-
ние УЧПУ в течение 20—25 мин; при этом прогревают станок.
2. Подбирают согласно карте наладки режущий инструмент и
оснастку для крепления обрабатываемой детали. Проверяют со-
стояние инструмента.
3. Устанавливают инструмент в соответствующие позиции ре-
вольверной головки, указанные в карте наладки.
4. Настраивают кулачки, ограничивающие перемещения суп-
порта и его нулевое (исходное) положение.
5. Вводят УП с пульта УЧПУ с бланка или из кассеты внеш-
ней памяти; проверяют УП сначала в покадровом режиме, а затем
в автоматическом цикле; наблюдают за правильностью ее осуще-
ствления.
6. Закрепляют обрабатываемую деталь согласно карте наладки.
7. Производят размерную настройку режущего инструмента.
8. Обрабатывают деталь по УП; определяют размеры обрабо-
танной детали и вводят необходимые коррекции с пульта управле-
ния УЧПУ. При обработке партии детали периодически прове-
ряют размеры и при необходимости вводят коррекции.
9. При обработке первой детали наблюдают за процессом реза-
ния (особенно за стружкообразованием и шероховатостью обрабо-
танной поверхности); при необходимости вводят коррекции режи-
мов резания (от УЧПУ).
Качественная наладка станка во многом определяет производи-
тельность труда оператора и наладчика.
На точность обработки деталей на токарных станках с
ЧПУ влияют следующие факторы.
1. Соответствие станка нормам точности по техническим усло-
виям его изготовления и правильная выверка станка по уровню
при монтаже.
2. Правильная регулировка механизмов и устройств станка.
3. Стабильность многократного выхода суппорта в заданные
координаты, которую можно проверить посредством индикаторных
часов.
4. Состояние режущего инструмента (как режущей кромки, так
и державки).
5. Стабильная точность индексации револьверной головки, про-
веряемой индикаторными часами.
6. Точность установки детали в кулачках.
7 Усилие зажима детали (зависящее от характера обработки)
и жесткости обрабатываемой детали.
Б4
Таблица 2.3
№ кадра Команда Элементы выполняемой УП
0 4439 Выбор диапазона скоростей
1 Л43 Включение вращения шпинделя
2 S5 500 об/мин
3 735 Подача — 0,35 мм/об
4 71 Вызов резца 1 проходного кон- турного
5 Z17400 Выход по оси Z в исходную точку цикла
6 74200 Выход по оси X в исходную точку цикла
7 G77 Многопроходный цикл продоль- ного точения
8 73100 Координата по оси X послед- него рабочего хода
9 Z6300 Длина каждого рабочего хода цикла
10 7300 Глубина рабочего хода
11 72500 Выход по оси 7
12 Z1870 Проточить 0 25 на длину 18 мм по чертежу
13 73200 Выход по оси 7
14 Z1300 Выход по оси Z на предвари- тельную обточку конуса
15 Z1120 Обточка конуса предваритель- но с учетом погрешности на ра- диус инструмента 7=1 мм
16 72500 Обточить 0 24 до 0 25 пред-
17 Z 111,030 варнтелыю па длину 62,8 мм (184-44,8)
18 74500 Отход по оси 7
19 Z17400 Отход по оси Z
20 72Ю00 Выход на фаску по оси 7
21 S7 1000 об/мин
22 725 Подача 0,25 мм/об
23 Z100 Подход к торцу детали па ра- бочей подаче
24 72360-45“ Снять фаску 2x45°
25 Z15500 Проточить 0 23,60 оконча- тельно на длину 18 мм
26 72998 Выход на размер по оси 7
27 Z1300 Проточить 0 ЗО /г8 оконча- тельно
28 72398 Проточить конус окончательно
29 ZI [20
30 ZI1000 Проточить 0 24 /г 8 окончатель- но на длину 63 мм (454-18)
31 73600 Выход на размер по оси 7
32 Z520 Снять фаску 30° на 0 42
33 74200
34 710006 Выход по осн X в точку смены инструмента
35 Z25000 Выход по оси Z в точку смены инструмента
55
Продолжение табл, 2.3
№ кадра Команда Элементы выполняемой УП
36 715 Подача 0,15 мм/об
37 Т2 Вызов резца 2
38 Z15500 Выход по оси Z на прорезку канавки 1
39 Х3100 Подход по оси X
40 S5 500 об/мин
41 Х2030 Прорезка канавки 0 20, 4x3
42 Х3800 Отход по осн X
43 Z11000 Выход по оси Z на прорезку канавки 2
44 Х2290 Прорезка канавки 0 23x3
45 XI0000 Выход по оси X в точку смены инструмента
46 Z25000 Выход по оси Z в точку смены инструмента
47 73 Вызов резца 3 для резьбонаре- зания
48 S6 710 об/мин
49 Z18300 Выход в исходную точку по оси Z
50 Х2700 Выход по оси X в исходную точку цикла
5(1 G31 Функция цикла резьбонарезания
52 Х2400 Наружный диаметр резьбы
53 Z 15.700 Координата Z конечной точки резьбы
54 715000 Шаг резьбы (0,0001 мм)
55 796 Глубина резьбы
56 730 Глубина первого рабочего хода
57 Х1000Ю Выход по оси X в точку смены инструмента
58 Z25000 Выход по оси Z в точку смены инструмента
59 /ИЗО Конец программы
8. Применяемые измерительные инструменты и приборы, точ-
ность и правильность показаний которых необходимо проверить
в измерительной лаборатории.
В случае потерн станком точности его параметры целесообразно
проверить по методике, приведенной в табл. 2.4. На основе ана-
лиза причин отклонений от норм точности проводят профилакти-
ческие, а при необходимости и ремонтные работы.
Рассмотрим ряд указаний по эксплуатации на примере
станка мод. 16К20Т1.
Температура в помещении, где эксплуатируется станок долж-
на быть от +15 до +40°С; относительная влажность не более
80%.
Запыленность помещения должна быть в пределах санитарной
нормы. Станок не должен подвергаться воздействию местного на-
грева и сильных тепловых перепадов. Вблизи станка не должно
К
Таблица 2.4
м
•la
Наименование проверок
Метод проверки
Допуск, ыкм
Точность геометриче-
ской формы цилиндриче-
ской поверхности образ-
ца, обработанного на
станке при закреплении
образца в патроне (в
отверстии шпинделя):
а) достоинство диа-
метра в попереч-
ном сечении
б) постоянство диа-
метра в любом се-
чении
а) 5
б) 12 на дли-
не 200 мм
Образец — валик с тремя
поясками, расположенными по
концам и в середине d^—D
О
и т» — D
D — наибольший диаметр об-
рабатываемого изделия, мм
Образец предварительно об-
работан
На станке, в патроне илн в
отверстии шпинделя закрепля-
ют образец н производят об-
работку его наружной цилинд-
рической поверхности (пояс-
ков)
Проверку постоянства диа-
метра обработанной поверхно-
сти производят прибором для
измерения диаметров вала
Отклонение определяют по
разности диаметров обработан-
ных поверхностей: для провер-
ки 1.1а — в любом поперечном
сечении; для проверки 1.16 —
в любых двух и более попереч-
ных сечениях
2
Плоскостность торцо-
вой поверхности образ-
ца, обработанной на
станке
10 на диа-
метре 200 мм
Выпуклость
не допускается
Образец — Диск Dt^
и Li^ ——D
8
57
Продолжение табл. 2.4
№ п/п Наименование проверок Метол проверки Допуск, мкм
При 0 = 200 мм торцовая
поверхность может иметь
кольцевые пояски (у перифе-
рии, в середине и в центре)
Образец предварительно об-
работан
Образец закрепляют на стан-
ке в патроне или шпинделе,
например, в отверстии, и про-
изводят обработку торцовой
поверхности
Проверку плоскостности об-
работанной поверхности произ-
водят одним из следующих
методов
Проверка с помощью
индикатора на станке
Проверку производят, не
снимая образец со станка. Ин-
дикатор укрепляют на суппор-
те так, чтобы его измеритель-
ный наконечник касался про-
веряемой поверхности и был
ей перпендикулярен
Суппорт перемещают в попе-
речном направлении на длину,
равную или несколько больше
Di
Отклонение определяют как
половину наибольшей алгеб-
раической разности показаний
индикатора
Проверка с помощью
контрольной лииейкн
л индикатора (или концевых
мер длины, плиток или щупа)
На проверяемой поверхно-
сти устанавливают линейку
поочередно в осевых и других
различных сечениях. Индика-
тор устанавливают рядом и
касаются измерительным нако-
нечником линейки
Отклонение определяют как
наибольшую алгебраическую
разность показаний индикато-
ра при его перемещении. До-
пускается проверка с помощью
щупа
58
Продолжение табл. 2.4
№ н/п Наименование проверок Метод проверки Допуск, мкм
50, не более
Точность обработки
детали с конусным про-
филем
*Размер заготовки.
** Размер для справок.
Образец предварительно об-
работан. Обработка произво-
дится в патроне на чистовом
режиме по программе
Измеряется величина откло-
нения от прямолинейности об-
разующей поверхности А и
шероховатость обработанной
поверхности
Точность наружной об-
работки фасонной дета-
ли по программе
30, не более
* Размеры для справок.
* * Размеры заготовки.
Величина отклонения про-
филя детали от теоретического
измеряется по нормали к про-
филю с помощью шаблона и
щупа
59
Продолжение табл. 2,4
№
и/п
Наименование проверок
Метод проверки
Допуск, мкм
5
Стабильность обработ-
ки партии деталей по
программе от системы
управления
контроля стабильной обработ-
ки.
** Размеры заготовки.
Разброс контролируемых
размеров:
а) по диаметру 50
б) по длине 50
Проверка резьбы проводится
по калибру.
Неуказанные предельные
отклонения размеров валов
+ /Г14
Л14, остальных ------- угло-
вых по 8-й степени точности
(ГОСТ 8908—58)
I
Б
быть шлифовальных станков, работающих без охлаждения, круп-
ного обдирочного и кузнечно-прессового оборудования.
Установленные вблизи станка устройства, работающие с ис-
пользованием токов высокой частоты, должны иметь защиту от
радиопомех. В помещениях для установки станка необходимо
прокладывать шину, соединенную с низкоомным контуром зазем-
ления, для присоединения проводов заземления станка. Сопро-
тивление контура заземления не должно превышать 4 Ом. Ста-
ел
нок с ЧПУ подключается в трехфазной четырехпроводной сети
переменного тока (напряжение 380+}°^», частота 50± 1 Гц). Для
ащпты от электрических помех, создаваемых работой другого
электрооборудования, рекомендуется осуществлять питание уст-
ройства ЧПУ от отдельного мотор-генератора или силового транс-
форматора, к которым не разрешается подключать другое обору-
дование.
Необходимо обеспечить достаточное пространство для удоб-
ной уборки станка от стружки и своевременное удаление струж-
ки. Смазывание станка должно производиться только теми мас-
лами, которые указаны в руководстве. Для охлаждения инстру-
мента нельзя применять СОЖ с агрессивными примесями. Водо-
родный показатель охлаждающей жидкости должен быть в пре-
делах pH 8...8,5.
К наладке станка могут допускаться только квалифицирован-
ные наладчики. К работе на станке с ЧПУ и его обслуживанию
должны допускаться только лица, изучившие конструктивные и
технологические особенности станков, прошедшие специальный'
инструктаж по особенностям работы на станке.
Контрольные вопросы
1. Чем отличается токарный станок с ЧПУ от универсального токарногв<
станка с ручным управлением?
2. Зачем применяют револьверные головки на токарных станках с ЧПУ?
3. Почему время обработки на токарном станке с ЧПУ меньше, чем на уни-
версальном с ручным управлением?
4. Почему у токарных станков с ЧПУ делают вертикальные или наклонные-
станины?
5. Какие элементы токарных станков с ЧПУ проверяются на точность?
6. Как проводится предварительная настройка инструментов на размер?
7. Назовите порядок операций при настройке станка на обработку новой-
детали.
8. Какие применяются патроны для крепления заготовки иа токарных стан-
ках с ЧПУ?
9. Когда применяют сырые кулачки, растачиваемые на станке?
10. Какие преимущества имеют резцы с механическим креплением твердо-
сплавных пластинок?
11. Зачем державки с механическим креплением твердосплавных пластиной,
снабжают твердосплавными подкладками?
12. Вспомните, какие регулировки механизмов выполняются на станке:
16К20Т1.
3. ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ, ИХ НАЛАДКА
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки плос-
ких и пространственных деталей сложной формы.
Свойство УЧПУ осуществлять и многократно повторять точное
позиционирование подвижного органа станка в заданной коорди-
нате позволяет кроме фрезерования производить сверление, зенке-
рование, развертывание и растачивание отверстий, а также нареза-
61
ние резьбы в отверстиях, что значительно расширяет технологиче-
ские возможности фрезерных станков с ЧПУ. Следует отметить, что
оснащение фрезерных, сверлильных и расточных станков УЧПУ
сделало возможным выполнение на этих станках одних и тех же
технологических операций, в результате чего появились станки но-
вого типа — сверлильно-фрезерно-расточные с ЧПУ
Поэтому такие вопросы, рассматриваемые в настоящей главе,
как точность станков, их наладка и оснащение инструментом и ос-
насткой, являются общими для фрезерных, сверлильных и расточ-
ных станков.
Конструкции фрезерных станков с ЧПУ различаются по распо-
ложению шпинделя (горизонтальное или вертикальное), по числу
координатных перемещений стола или фрезерной бабки, по числу
используемых инструментов и способу их установки на станке
(вручную или автоматически).
Фрезерные станки с ЧПУ (по сравнению с традиционными фре-
зерными станками) обладают следующими преимуществами: более
чем в 3 раза повышается производительность обработки; сокраща-
ется производственный цикл обработки и время на подготовку про-
изводства, так как отпадает необходимость в изготовлении специ-
альной дорогостоящей оснастки (шаблонов, копиров, специальных
приспособлений и инструментов); отпадает необходимость в тру-
доемкой ручной доработке деталей, а в отдельных случаях и в их
доводке.
3.1. СИСТЕМА КООРДИНАТ СТАНКОВ С ЧПУ
Для фрезерных, сверлильных и расточных станков с ЧПУ при-
нята единая система обозначений координат, рекомендуемая ИСО
(Международной организацией по стандартизации). В указанных
станках режущий инструмент вращается, а подвижные органы стан-
ка прямолинейно перемещаются в прямоугольной системе коорди-
а—правило правой руки, б — обозначение координат вертикального станка, е — обоэна»
ченне координат горизонтального станка
62
нат XYZ, причем ось вращения инструмента (фрезы) совпадает с
координатной осью Z.
Координатную систему, в которой перемещается инструмент,
обозначает XyZ, а координатную систему, где перемещается заго-
товка,— X'Y'Z' Направление перемещения инструмента и заготов-
ки считается положительным, если при этом они удаляются друг
от друга.
На станках, предназначенных для обработки корпусных, плос-
ких и других заготовок, не вращающихся при обработке, положе-
ние координатных осей определяют по правилу правой руки: боль-
шой палец — ось X, указательный — ось У, средний — ось Z
(рис. 3.1, а). Для определения координатных перемещений станка
правую руку (тыльной стороной) мысленно располагают на обра-
батываемой плоскости заготовки (рис. 3.1,6) так, чтобы полусог-
нутый средний палец совпадал с осью вращения инструмента
( + Z); тогда большой палец покажет направление + Х а указа-
тельный— направление + У
Кроме перемещений по основным координатным осям X, У и Z
возможны перемещения (№, IV") и вращения (В, В') относительно
вторичных осей, параллельных основным (рис. 3.1, бив).
3.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ
И ИХ ОСОБЕННОСТИ
Конструкции фрезерных станков с ЧПУ аналогичны конструк-
циям традиционных фрезерных станков, но отличаются от послед-
них тем, что все движения формообразования в станках с ЧПУ ав-
томатизированы и выполняются по УП.
По компоновке фрезерные станки делятся на четыре группы:
вертикально-фрезерные с крестовым столом; консольно-фрезерные;
продольно-фрезерные; широкоуниверсальные инструментальные.
В вертикально-фрезерных станках с крестовым столом (рис.
3.2, а) стол перемещается в продольном (ось X) и поперечном (ось
У) горизонтальных направлениях, а фрезерная бабка — в верти-
кальном направлении (ось Z).
В консольно-фрезерных станках стол перемещается по трем ко-
ординатным осям (X, У и Z), а шпиндельная бабка неподвижна.
В продольно-фрезерных станках с подвижной поперечиной
(рис. 3.2,6) стол перемещается по оси X, шпиндельная бабка — по
оси У, а поперечина — по оси Z. В продольно-фрезерных станках с
неподвижной поперечиной (рис. 3.2, в) стол перемещается по оси
X, а шпиндельная бабка — по осям У и Z.
В широкоуниверсальных инструментальных фрезерных станках
(рис. 3.2, г) стол перемещается по осям X и У, а шпиндельная баб-
ка — по оси Z.
Фрезерные станки в основном оснащаются прямоугольными и
контурными УЧПУ
При прямоугольном управлении (Ф2) стол станка совершает
движение лишь в направлении, параллельном одной из координат-
&3
яых осей, что делает невозможным обработку сложных поверхно-
стей. УП в таких станках задают с пульта (оперативные системы
ЧПУ), с помощью штекерных табло и кулачков и др. Станки с пря-
Рис. 3.2. Компоновки фрезерных станков с ЧПУ с обозначением осей
координат:
а — вертикально-фрезерные с крестовым столом, б — продольно-фрезерные с
подвижной поперечиной, a — продольно-фрезерные с неподвижной поперечиной,
г — широкоуниверсальные инструментальные
моугольным управлением применяют для фрезерования плоскостей,
скосов, уступов, пазов, разновысоких бобышек и др.
При контурном управлении (ФЗ и Ф4) траектория перемещения
стола может быть самой разнообразной и зависит от профиля об-
рабатываемого изделия. Станки с контурным управлением исполь-
64
зуют для фрезерования различных кулачков, штампов, пресс-форм
и др. Число управляемых координат, как правило, три, а в некото-
рых случаях четыре и пять.
При контурном управлении движение формообразования про-
изводится по трем координатным осям, по двум из которых оно
может осуществляться одновременно; вся информация для управ-
ления задается на перфоленте.
Кроме систем ЧПУ на фрезерных станках в отдельных случаях
применяют и системы ЦПУ (циклового программного управления).
При числовом управлении'в состав задаваемой УП включается
информация о цикле и режимах обработки, а также о величинах
перемещений рабочих органов станка. При цикловом управлении
УП содержит только информацию о цикле и режимах обработки,
а величины перемещений рабочих органов задают настройкой упо-
ров.
Станки с ЦПУ используют для обработки деталей простой фор-
мы в условиях серийного и крупносерийного производств.
Фрезерные станки с ЧПУ бывают как одноинструментные (ин-
струмент устанавливают вручную), так и многоинструментные
(оснащенные магазином инструментов и устройством их автома-
тической смены). В качестве привода главного движения исполь-
зуют асинхронные электродвигатели (в этих случаях имеется ко-
робка скоростей) и электродвигатели постоянного тока.
На малых фрезерных станках с прямоугольным управлением
применяют один приводной электродвигатель постоянного тока и
коробку передач с автоматически переключаемыми электромагнит-
ными муфтами, а на тяжелых станках с контурным управлением
каждое управляемое координатное перемещение осуществляется от
автономного электропривода постоянного тока.
Фрезерные станки с ЧПУ должны обеспечивать высокую точ-
ность позиционирования (1—3 мкм при прямоугольной обработ?;е
и 5—10 мкм при контурной обработке), что обусловливает повы-
шенные требования к жесткости станков.
Поэтому приводы подач фрезерных станков с ЧПУ имеют ко-
роткие кинематические цепи, передающие движение от двигателя
непосредственно исполнительному органу, а все детали и узлы
(особенно направляющие, корпусные летали) должны изготовлять-
ся и собираться с высокой точностью.
Для уменьшения трения в передачах, сообщающих движение
непосредственно исполнительным органам, в станках с контурным
управлением устанавливают шариковые винтовые пары; механиче-
ские передачи приводов подач выполняют беззазорными, а на тя-
желых станках применяют направляющие качения. Смазывание
направляющих осуществляется автоматически.
В станках, предназначенных для контурной обработки деталей,
используют следящие приводы подач — электрогидравлические
шаговые, гидравлические и электромеханические.
Особенностями этих приводов является то, что кроме работы в
следящем режиме они обеспечивают также работу в режиме пози-
3—281 6S
ционирования, что необходимо для выполнения на фрезерных стан-
ках сверлильных и расточных операций.
Электрогидравлический шаговый привод подачи
(рис. 3.3) состоит из шагового электродвигателя 3, гидроусилителя
4, одноступенчатого редуктора 5 и ходового винта 7, который при-
водит в движение исполнительный орган 8 станка. Шаговый двига-
Рис. 3.3. Схема электрогидравлического шагового привода подачи
(по одной координате)
тель преобразует командные импульсы, поступающие от УЧПУ в
фиксированный угол поворота ходового винта или в фиксированное
линейное перемещение исполнительного органа.
От пульта 1 (через сопротивления 2, увеличивающие быстродей-
ствие двигателя) осуществляется управление шаговым двигате-
лем 3. Питание гидроусилителя маслом производится от автоном-
ной насосной установки 6.
Электрогидравлический привод обеспечивает точность позицио-
нирования ±0,03 мм.
В гидравлическом приводе подачи (рис. 3.4) в каче-
стве силового механизма применен гидроцилиндр 1. Подвижный ор-
ган 5 станка жестко связан с винтом 3, приводимым во вращение
от шагового двигателя 4. В резьбу винта без зазора входит нако-
нечник рычага 6 копировального прибора 2, закрепленного на не-
подвижной части станка 7 Копировальный прибор 2 включает
в себя следящий золотник, управляющий гидроцилиндром. При по-
ступлении командных импульсов от УЧПУ шаговый двигатель 4
начинает вращать винт 3. При этом рычаг 6 копировального при-
бора отклоняется от своего среднего положения и смещает золот-
ник, что вызывает перемещение гидроцилиндра, а следовательно, и
подвижного органа станка. Перемещение происходит до тех пор,
пока золотник не займет снова своего среднего положения.
Гидравлический привод обеспечивает точность позиционирова-
ния ±0,03 мм.
В электромеханическом приводе подачи в качестве
силового элемента используют индивидуальный высокомоментный
электродвигатель постоянного тока, отличающийся высокими бы-
стродействием и динамическими показателями. В отличие от ранее
66
рассмотренных электромеханический привод характеризуется внеш-
ней обратной связью по положению исполнительного органа, обес-
печивающей измерение линейного положения исполнительного ор-
гана и сравнение его с заданным; измерение положения ходового
винта или ротора электродвигателя и сравнение его с заданным.
Кроме внешней обратной связи по положению предусматривается
обратная связь по скорости, которая необходима для стабильной
работы привода. В качестве датчиков обратной связи используют
фотоэлектрические, фотоимпульсные и индуктивные датчики.
В приводах подач двигатель связан с ходовым винтом непосред-
ственно или же через редуктор с беззазорными зубчатыми переда-
чами.
3.3. ТОЧНОСТЬ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ выпускаются нормальной (Н), повы-
шенной (П) и высокой (В) точности.
Отношение величин погрешностей обработки, характеризующих
точность станков класса Н, П и В, составляет 1 : 0,6:0,4.
Геометрические погрешности станков, связанные с
неточностью изготовления и сборки его базовых деталей и их из-
3* 67
носом, носят относительно стабильный характер во времени и обус-
ловливают возникновение систематических погрешностей формы и
взаимного расположения сопряженных поверхностей обрабатывае-
мых изделий, а также их размеров.
Чтобы сохранить точность станка в течение длительного време-
ни его эксплуатации, нормы геометрической точности при его изго-
товлении ужесточают на 40%, создавая этим резерв по точности.
Точность УЧПУ, управляющего координатными перемещени-
ями подвижных узлов, характеризуют следующие показатели: точ-
ность позиционирования; стабильность позиционирования; зона не-
чувствительности.
Основное влияние эти погрешности оказывают на: точность рас-
положения обрабатываемых поверхностей (например, на погреш-
ность межосевых расстояний обрабатываемых отверстий); точность
возврата рабочих органов в исходное положение; стабильность вы-
хода рабочих органов в заданную точку; точность обработки кру-
га в режиме круговой интерполяции; стабильность положения ин-
струментов в шпинделе станка после автоматической смены.
Погрешность позиционирования является систематической и со-
стоит из накопленной (возрастает пропорционально величине пере-
мещения) и периодической (внутришаговой) составляющих. Ука-
занную погрешность компенсируют вводом соответствующих кор-
рекций в УЧПУ
Нестабильность позиционирования является случайной погреш-
ностью и не компенсируется.
Зону нечувствительности, определяемую зазорами в кинемати-
ческой цепи привода и в шариковой винтовой паре, уменьшают ре-
гулировкой механизмов.
Для определения точности позиционирования подвижный узел
перемещают в исходную точку а (рис. 3.5). Затем по программе уз-
лу задают перемещение в точку 1, где измерительное устройство
устанавливают в нулевое положение. Затем узлу задают переме-
щение в точку 2, где измеряют отклонение фактического перемещения
от запрограммированного (и так далее до точки пг). Из точки т
узел выводят в конечную точку b (в точках а и b измерения не про-
изводят). Из точки b узел перемещают в обратном направлении,
производя аналогичные измерения в той же последовательности.
Такие перемещения и измерения повторяют в каждом направ-
лении не менее пяти раз. При повторных проходах измерительное
устройство в точке 1 не настраивают, а фиксируют лишь отклоне-
ния от значения, принятого за нулевое при первом проходе. Изме-
нение настройки измерительного устройства за время испытаний
не допускается. Проверку выполняют на скорости быстрого пере-
мещения. При составлении программы в точках измерения должна
быть предусмотрена остановка для снятия отсчета; допускается
покадровая отработка программы.
Проверку производят с помощью штриховой 2 меры и микро-
скопа 1. Возможно определение фактической величины перемеще-
68
пня с помощью лазерных интерферометров или линейных датчи-
ков, а также с помощью концевых мер и индикаторов.
Результаты измерений обрабатывают раздельно для каждой
оси движения и раздельно для каждого направления движения. При
этом вычисляют накопленное и квадратичное отклонения и срав-
нивают их значения с допустимыми.
Зону нечувствительности определяют как среднюю величину пе-
ремещения, которое не отрабатывается при изменении направления
перемещения узла.
Рис. 3.5. Определение точности позиционирования:
а — размещение оснастки (/ — микроскоп, 2 —штриховая мера); б — схема
движения узла (а и b — начальная и конечная точки, 1, 2, 3... т — контроль-
ные точки; / — шаг позиционирования; /. — длина перемещения узла, /к —
контролируемая длина перемещения
Подвижный узел устанавливают в исходное положение (точ-
ка а на рис. 3.6), которое фиксируют измерительным прибором.
Затем узлу сообщают перемещение единичными импульсами (10—
20 импульсов) в направлении к точке Ь. После этого узлу задают
перемещение с тем же числом единичных импульсов к исходному
положению (точке а), но в обратном направлении и измерительным
прибором фиксируют положение узла. Измерение производят в трех
контрольных точках, расположенных на расстоянии '/а. ’/2 и 4/в
длины рабочего перемещения (отдельно для каждой оси движе-
ния) .
Величину щ зоны нечувствительности определяют как алгебра-
ическую разность показаний индикатора в каждой контролируемой
69
точке. Зона нечувствительности не должна превышать ± 1 дис-
креты.
Стабильность выхода узлов по координатам X, Y, Z в нулевое
положение определяют, выставляя узел в нулевое положение, ко-
торое фиксируют индикатором, закрепленным на неподвижной ча-
сти станка. В режиме «Наладка» узлу сообщают перемещение со
скоростью быстрого хода с замедлением при подходе к нулевому
Рис. 3.6. Определение зоны нечувствительности:
а —размещение оснастки (/ — микроскоп. 2 — измерительный прибор. 3 — упор), б —
схема движения узла (и* — зона нечувствительности, а и Ь — начальная и конечная точ-
ки движения, 1 —точка измерения)
положению. Выход узла в нулевое положение повторяют не менее
5 раз с различных расстояний (в пределах рабочего перемещения
по соответствующей координате). Среднее отклонение нулевого по-
ложения не должно превышать 1—2 дискрет.
Рассеяние положения инструмента при его многократной авто-
матической смене характеризуется отклонением фактического по-
ложения контрольной оправки от положения, принятого за началь-
ное. Отклонения оправки измеряют в осевом и радиальном направ-
лении. Число повторных измерений должно быть не менее 5. Что-
бы определить осевое положение инструмента, на неподвижный
узел станка устанавливают держатель с индикатором, а в шпин-
дель— инструментальную оправку с закрепленной в ней контроль-
ной оправкой (рис. 3.7), после чего фиксируют начальное показа-
ние индикатора. Движением, перпендикулярным оси шпинделя,
фрезерную бабку отводят в положение смены инструмента, а ин-
струментальную оправку переносят в магазин для смены инстру-
мента, после чего вновь устанавливают в шпиндель. Фрезерную
бабку отводят в начальное положение, где определяют отклонение
70
Рис. 3.8. Определение рассея-
ния радиального биения ин-
струмента
*Рнс. 3.7. Определение рассея-
ния осевого положения инстру-
мента
Рис. 3.9. Контрольный образец для фрезерования
нового положения оправки относительно начального (отклонение
не должно превышать 3—5 мкм).
Чтобы определить радиальные отклонения, на неподвижный узел
станка устанавливают держатель с индикатором, а в шпиндель —
контрольную оправку (рис. 3.8) Вращая шпиндель, фиксируют на-
ибольшее показание индикатора. Движением вдоль оси шпинделя
фрезерную бабку отводят в положение смены инструмента, оправку
переносят в магазин, после чего вновь устанавливают в шпиндель.
Фрезерную бабку отводят в начальное положение, шпиндель при-
водят во вращение и определяют наибольшее радиальное биение
оправки.
Разность между показаниями первого и второго измерений ра-
диального биения оправки и определяет рассеяние радиального по-
ложения инструмента, которое не должно превышать 5 мкм.
Точность и шероховатость поверхности конт-
рольного образца (рис. 3.9), являющегося прототипом дета-
ли, обрабатываемой на фрезерных станках с тремя управляемыми
координатами, контролируют по следующим параметрам: плоско-
стность; перпендикулярность и параллельность сторон наружного
квадрата; угол наклона, перпендикулярность и параллельность сто-
рон скошенного квадрата; круглость кругового пояска; шерохова-
тость обработанных поверхностей.
3.4. ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
На точность фрезерной обработки влияют следующие основные
факторы: геометрическая точность станка; точность измерительной
системы станка; жесткость и виброустойчивость станка; тепловые
деформации станка; ошибки интерполятора и режима интерполя-
ции; погрешности аппроксимации; чувствительность и стабильность
работы приводов; погрешности установки, базирования и закреп-
ления заготовки; погрешности обработки, вызванные неточностью
настройки станка на размер; погрешности обработки, вызванные
неточностью инструмента и его износом, условия обработки детали
(точность и жесткость приспособления и инструмента, режимы ре-
зания, состояние заготовок, внешняя среда и др.).
Точность обработки в большой! степени зависит от состояния сис-
темы станок— приспособление — инструмент — деталь, основные
погрешности которой обусловливаются упругими деформациями
узлов станка в процессе обработки; износом отдельных элементов
и узлов; погрешностями установки инструмента в исходную точку
обработки; погрешностями обработки, вносимыми инструментом;
погрешностями установки и закрепления заготовки; погрешностями,
возникающими в результате тепловых деформаций станка, детали
и инструмента.
Из-за упругих деформаций, возникающих в системе СПИД под
действием силы трения и недостаточной жесткости узлов станка,
контур обработанной детали может существенно отличаться от за-
данного. Точностью обработки в станках с ЧПУ в определенной сте-
72
пени можно управлять. Искажение контура обрабатываемой детали
можно уменьшить в процессе подготовки программы следующим об-
разом: предыскажением программы обработки: снижением скорости
перемещения инструмента вдоль контура (т. е. подачи на зуб фре-
зы); уменьшением припуска на переходном участке; изменением
размера инструмента.
Износ некоторых элементов и узлов (например, шариковых вин-
товых пар, направляющих, различных передач и соединений) вы-
зывает появление зазоров, что непосредственно влияет на точность
обработки. Для уменьшения износа шариковых пар и направляю-
щих необходимы симметричное расположение приспособления на
столе станка относительно оси У и равномерная раскладка загото-
вок на столе станка (по его длине). Чтобы устранить влияние за-
зоров на форму обрабатываемой детали при чистовом фрезерова-
нии, реверсирование следует производить в тот момент, когда фре-
за не касается поверхности заготовки.
Погрешности установки инструмента в исходную точку обработ-
ки имеют существенное значение, если они превышают 0,01—
0,02 мм (для станков класса точности Н); в этом случае необхо-
димо введение коррекций в УЧПУ
Погрешности обработки, вносимые инструментом, вызываются
неточностью его изготовления и износом в процессе работы. Точ-
ность изготовления инструмента регламентируется ГОСТ 17025—71.
Перед установкой инструмента на станке необходимо строго
контролировать его размеры и выполнение технических требований
на его изготовление и заточку.
Погрешности установки и закрепления заготовки включают в
себя погрешности установки приспособления на столе станка, по-
грешности установки заготовки в приспособлении и погрешности,
возникающие при закреплении заготовки.
На фрезерных станках с ЧПУ в большинстве случаев приме-
няют приспособления, имеющие установочные элементы (цилиндри-
ческие штыри, шпонки и шпоночные пазы). Эти элементы не дол-
жны иметь забоин и других повреждений, снижающих точность ус-
тановки. Поэтому рекомендуется использовать пробки, накладные
щитки, деревянные подкладки, предохраняющие рабочую поверх-
ность приспособлений от повреждений. Способы базирования заго-
товки, возникающие при этом погрешности и рекомендации по их
уменьшению такие же, как и при обработке на традиционных фре-
зерных станках. Погрешность закрепления заготовки возникает
вследствие непостоянства усилий зажима. Для их стабилизации ре-
комендуется использовать приспособления с пневмо- и гидроприво-
дом, а также применять тарированные гаечные ключи. При ста-
бильных усилиях зажима погрешность закрепления является посто-
янной величиной, которую можно учесть и скорректировать.
Для уменьшения тепловых деформаций системы СПИД необ-
ходимо: 1) в целях уменьшения воздействия на станок окружаю-
щей среды поддерживать в помещении нормальный температурный
режим ( + 20°С), рационально располагать отопительные приборы,
73-
правильно размещать станки (чтобы исключить их взаимный на-
грев), применять приточно-вытяжную вентиляцию и т. д.; 2) умень-
шать выделение теплоты при резании обильным охлаждением к
своевременным удалением стружки.
3.5. РЕЖУЩИЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Требуемая точность обработки и надежность станка в работе в
большой степени определяются правильным выбором режущего ин-
струмента и вспомогательной оснастки для его закрепления.
К режущему инструменту для станков с ЧПУ, номен-
клатура которого практически не отличается от номенклатуры ин-
струмента для традиционных станков, предъявляются повышенные
требования по точности размеров и геометрической формы, качеству
заточки режущих кромок, стойкости.
Опыт эксплуатации показал, что точность обработки на станках:
с ЧПУ главным образом зависит от точности режущего инструмен-
та. Стандартный режущий инструмент, применяемый на станках с
ЧПУ, должен иметь следующие параметры точности. Нецентрич-
ность сердцевины спиральных сверл не более 0,1 мм; их радиаль-
ное биение не более 0,03—0,1 мм; осевое биение режущих кромок,
не более 0,04—0,08 мм; смещение поперечной режущей кромки не
более 0,04—0,08 мм. Хвостовики сверл для более точного и жестко-
го их крепления в цанговых патронах целесообразно выполнять без;
обратной конусности. При обработке отверстий с точными коорди-
натами эффективно использование коротких сверл (длиной, рав-
ной четырем-пяти диаметрам). Перед сверлением точных по форме
и расположению отверстий рекомендуется производить центровку
укороченными сверлами с углом при вершине 90°; диаметры этих
сверл должны быть больше или равны диаметру обрабатываемых
отверстий.
Биение режущей части зенкеров и разверток не должно пре-
вышать соответственно 0,03—0,05 и 0,02—0,03 мм в зависимости от
диаметра. Радиальное биение калибру-
ющей части разверток относительно
оси хвостовика или посадочного отвер-
fe-1 — стня не должно превышать 0,01—
0,015 мм.
Фрезы торцовые насадные необхо-
Рис. 3.10. Концевая фреза для димо выполнять с отверстием по 6-му
станков с ЧПУ квалитету точности; биение зубьев фрез
не должно превышать 0,03—0,05 мм.
Наружный диаметр концевых фрез должен быть выполнен по 7-му
квалитету точности. Для нарезания резьб следует применять мет-
чики повышенной точности со шлифованным профилем.
Существенно облегчается наладка станков при использовании
инструментов, специально предназначенных для работы на стан-
ках с ЧПУ. Особенностью специальных концевых фрез (рис. 3.10^
74
является следующее: хвостовик 1 выполняют цилиндрическим,
имеющим поводок (лыску) на конце, которым хвостовик входит в
прорезь оправки; поводок служит для передачи крутящего момен-
та. В торец хвостовика ввернут винт 2, с помощью которого уста-
навливают требуемый вылет фрезы, после чего винт 2 фиксируют
контргайкой 3. Вылет фрезы в значительной степени влияет на ее
стойкость (особенно при обработке труднообрабатываемых ста-
лей), поэтому он должен быть минимальным.
Для обработки плоских поверхностей используются торцовые
фрезы общего назначения.
Для обработки отверстий используют сверла (рис. 3.11), зен-
керы, зенковки (рис. 3.12), развертки с цилиндрическим хвостови-
ком, имеющим поводок и винт для установки вылета инструмента.
Рис. 3.11. Сверло для станков с Рис. З.Г2. Зенковка для станков
ЧПУ с ЧПУ
Рис. 3.13. Расточная оправка для станков с ЧПУ
Рис. 3.14. Оправка для подрезания торцов на станках с ЧПУ
Для чистовой обработки отверстий диаметром свыше 20 мм
применяют расточные оправки (рис. 3.13) с микрометрической ре-
гулировкой. В отверстии корпуса 4 оправки установлен (во втул-
ке 3) резец 1, который перемещается микрометрическим винтом
посредством лимба-гайки 2.
75
Для подрезания торцов диаметром более 60 мм используют спе-
циальную оправку (рис. 3.14). Ножи 1 в корпусе 2 оправки уста-
навливают на требуемый размер кулачком 3, который затем сто-
порят сухарем 4 с помощью винта 5. На конце цилиндрического
Рис. 3.15. Ступенчатое сверло
хвостовика оправки имеются поводок и регулировочный винт. С по-
мощью последнего устанавливают вылет инструмента.
Ступенчатое сверло (рис. 3.15) позволяет одним инструментом
выполнять зацентровку, рассверливание и сверление, что сокраща-
а) 5) 6)
Рже. 3.16. Комбинированные инструмен-
гж для обработки отверстий на станках
с ЧПУ:
— сверло-зенкер, б — ступенчатый зенкер с
жвердосплавными вапайными пластинами, в —
сборный ступенчатый зенкер
ет число переходов при обра-
ботке отверстий. Комбиниро-
ванные инструменты, применя-
емые на станках с ЧПУ, пока-
заны на рис. 3.16.
На станках с ЧПУ широка
применяют перовые (рис. 3.17)
и кольцевые (полые) (рис.
3.18) сверла. Последние, ис-
пользуемые для сверления от-
верстий диаметром свыше
50 мм, позволяют сохранить
вырезанный материал для по-
следующего применения его в
качестве заготовок плоских ци-
линдрических деталей.
Для установки режущего
инструмента в шпиндель стан-
ка (фрезерного, сверлильного и
расточного) служит в с и о мо-
гательный инструмент (оправки и патроны различного на-
значения). В целях сокращения его номенклатуры используют ком-
плекты унифицированных вспомогательных инструментов.
Схема построения комплекта инструмента (режущего и вспо-
могательного) представлена на рис. 3.19. В комплект входят шпин-
ЗГ6
Рис. 3.18. Кольцевое сверло
дельные оправки (ШО), предназначен-
ные для непосредственного закрепления
режущего инструмента (РИ) или для ус-
тановки переходных оправок (ПО), а так-
же патроны (П) для закрепления инстру-
мента.
На рис. 3.20 показан патрон для креп-
ления мелкого концевого инструмента
(фрез, центровочных сверл, сверл с ци-
линдрическим хвостовиком и т. д.) диа-
метром 8—20 мм. Патрон состоит из кор-
пуса 3 с коническим хвостовиком (конус-
ность 7:24), которым он базируется в
шпинделе станка. В передней части кор-
пуса расположена цанга 2, в которой гай-
кой 1 крепится инструмент. Для размер-
ной настройки инструмента служит упор
4, представляющий собой трехступенча-
тый валик. На большем диаметре упора
нарезана резьба, которой он ввертывает-
ся в резьбовое отверстие хвостовика.
Средний диаметр валика выполнен в ви-
де кольцевой рейки, сопряженной с зуб-
чатым колесом 6. Малый диаметр валика
служит упором для инструмента. Само-
произвольное проворачивание упора 4
предотвращает капроновый вкладыш 5.
Для регулировки (с точностью ±0,01 мм)
вылета инструмента поворачивают зубча-
тое колесо 6; при этом начинает вращать
ся упор 4, который перемещается (по
резьбе) в осевом направлении относи-
тельно корпуса патрона.
Для возможности механизированного
закрепления патрона в шпинделе станка
в резьбу хвостовика ввертывают специ-
альный переходный хвостовик, конструк-
Рнс. 3.19. Схема построения
комплекта инструмента:
ШО — оправка, закрепляемая
в шпинделе стаиа; Ш — шпин»
дель, ПО — переходная оправ»
ка, П — патрон, РИ — режущи!
инструмент
77
Рис. 3.20. Патрон для крепления мелкого концевого инструмента
Рис. 3.21. Патрон дли крепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком
диаметром 20—50 мм
Б-Б
Рис. 3.22. Оправка для крепления торцовых фрез и
зенкеров диаметром до 125 мм
ция которого зависит от устройства для крепления инструмента,
применяемого в данном станке. Патроны могут применяться в стан-
ках с автоматической сменой инструмента, поэтому в корпусе пат-
рона предусмотрен кольцевой паз 7, в который входит держатель
механической руки станка.
Патрон для крепления инструмента с цилиндрическим хвостови-
ком диаметром 20—50 мм (рис. 3.21) имеет корпус 5 с коническим
хвостовиком; в передней части корпуса расположена цанга 2, в ко-
торой гайкой 1 крепится инструмент. Для передачи крутящего мо-
мента служит втулка 3, в паз которой входит поводок инструмента.
Регулировочный винт инструмента упирается во вкладыш 4.
Оправка (рис. 3.22), предназначенная для крепления торцовых
фрез и зенкеров диаметром до 125 мм, имеет конический хвостовик
4, которым она непосредственно устанавливается в шпинделе стан-
ка. Передний конец оправки имеет цилиндрическую часть (для ба-
зирования фрезы) и резьбу (для регулировочной гайки 3). Между
регулировочной гайкой и фрезой установлена втулка 2, выступы ко-
торой входят в торцовый паз фрезы и регулировочной гайки. После
установки необходимого вылета фрезы регулировочная гайка сто-
порится винтом 5, а фреза крепится гайкой 1.
Настройку инструмента в патронах и на оправках производят
вне станка. Для измерения вылета используют универсальные из-
мерительные средства или специальные приборы моделей БВ-2013,
БВ-2014, БВ-2015 и БВ-2017 При настройке инструмента патроны и
оправки устанавливают во втулке с внутренней конусностью 7 : 24.
3.6. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК
Приспособления, используемые для закрепления заготовок, об-
рабатываемых на станках с ЧПУ, должны отличаться высокими
точностью, жесткостью и виброустойчивостью. Конструкция приспо-
собления должна позволять быстро сориентировать его по отноше-
нию к системе координат станка, а также быстро переналадить его
для обработки другой заготовки. Приспособление должно обеспе-
чивать минимальное время установки и снятия заготовки. Детали
приспособления не должны препятствовать подходу режущего ин-
струмента к поверхностям заготовки.
Указанным требованиям в значительной степени отвечают при-
способления сборно-разборные (СРП) и универсально-сборные
(УСП). При обработке больших партий деталей кроме УСП и СРП
используют и специальные приспособления.
При обработке деталей на станках с ЧПУ очень важно правиль-
но ориентировать контур обрабатываемой детали относительно
нулевой точки станка и его координатных осей. Рекомендуются
следующие способы установки и ориентации приспособлений.
Способ I. Приспособление 1 (рис. 3.23, а) и закрепленная на
нем заготовка 2 ориентируют базирующими поверхностями парал-
лельно направлениям перемещений стола станка. Центральное от-
верстие в заготовке, расположенное (согласно чертежу изделия)’
79
точно относительно обрабатываемого контура, является исходной
точкой траектории режущего инструмента. В конусном отверстии
шпинделя станка закрепляют гладкий валик, центрируемый цан-
говым патроном. На валик надевают скользящую по нему втулку,
наружный диаметр которой равен диаметру центрального отвер*
стия в заготовке. С помощью этого устройства ось шпинделя со-
вмещают с осью отверстия в заготовке, что и определяет правиль-
ное положение приспособления, в котором его закрепляют. На
пульте управления нажимают кнопку «Установка в 0». Работа по
Рис. 3.23. Схемы уста-
новки приспособления и
заготовки в исходные
точки (ИТ)
УП начнется с начального перемещения на величину а (по оси X)
и на величину б (по оси У); в этой точке ползун шпинделя (со свое-
го исходного крайнего верхнего попожения) перемещает инстру-
мент в рабочую зону. После обработки шпиндель вернется в ис-
ходную точку (ИТ)
Способ II. Приспособление 1 с закрепленной на нем заготов-
кой 2 (рис. 3.23, б) ориентируют параллельно направлениям пере-
мещений стола станка. Ось шпинделя (с помощью валика со втул-
кой) устанавливают в ИТ, отстоящую на величину а по оси X и на
величину б по оси У от центрального базового отверстия в заготов-
ке. Если высокой точности не требуется, стол может быть переме-
щен на расстояния а и б по отсчетным линейкам. На пульте управ-
ления нажимают кнопку «Начало отсчета 0». При таком задании
ИТ путь инструмента короче, установка проще, однако точность
положения заготовки (или приспособления) меньше.
Способ III. Его принципиальное отличие от способов I и II
состоит в том, что шпиндель устанавливают в ИТ с помощью уста-
нови (рис. 3.24). Уставов 3 (см. рис. 3.23, в), закрепленный на при-
способлении 5, занимает положение ИТ, предусмотренное УП. Ва-
лик 4, закрепленный в шпинделе, ручным перемещением стола ус-
танавливают относительно установа 3 так, чтобы в зазоры 7 и 8
проходили пластины (щупы) толщиной 0,03 мм. Если вместо кон-
трольного валика 4, закрепить режущий инструмент, то, контроли-
80
руя зазор 6, можно установить расчетный вылет инструмента. На
установе, как правило, выгравированы координатные оси X, Y и Z.
Ориентировать приспособления можно также с помощью коор-
динатной плиты, закрепленной на столе станка. Плита (рис. 3.25)
Рис. 3.24. Схема установки приспособ- Рис. 3.25. Координатная
ления и заготовки в исходные точки плита
(//Г) с помощью установа
имеет калиброванные отверстия, расположенные в определенной
последовательности, и Т-образные пазы для крепления приспособ-
лений или заготовок. Приспособления базируют на плите с помо-
щью фиксирующих штырей. Использование координатной плиты
позволяет осуществлять быструю смену приспособлений.
3.7. НАЛАДКА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ
Работы по наладке фрезерных, а также сверлильных и расточ-
ных станков с ЧПУ включают в себя: наладку режущего инструмен-
та; установку инструмента; ввод коррекций на размеры инструмен-
та и на режимы обработки; ориентирование и установку приспо-
соблений и заготовок; зарядку считывающего устройства; пробную
обработку первой детали.
Наладка режущего инструмента. Инструмент, необходимый для
выполнения операции на станке с ЧПУ, комплектуют в точном со-
ответствии с картой обработки. Для подготовки инструмента к оп-
ределенной операции необходимы карты комплектации, операцион-
ные карты, составляемые при разработке технологического про-
цесса.
Карты комплектации содержат схему сборки инструмента, его
настроечные и размерные параметры, требования к точности сбор-
ки, коды и др.
При наладке инструмент настраивают на размер на специаль-
ных приборах, отсчетные устройства которых разнообразны по кон-
струкции.
81
Прибор мод. БВ-2013 с устройством отсчета по мерным плиткам
показан на рис. 3.26. Инструмент с конусным хвостовиком устанав-
ливают в шпинделе 3 и затягивают маховичком 1, при этом фикса-
тор 2 исключает поворот шпинделя. На стойке прибора размещены
вертикальная 10 и горизонтальная 9 каретки. Вертикальную ка-
Рис. 3.26. Прибор мод. БВ-20.13 с
устройством отсчета по мерным плитам
ретку перемещают (вращая
маховичок 12) ходовым вин-
том 11 и фиксируют рукоят-
кой 4. На прямоугольных
направляющих этой каретки
смонтирована горизонталь-
ная каретка 9, предназначен-
ная для установки измери-
тельного инструмента. На
каретке 9 размещены насад-
ка 5 и два индикатора с це-
ной деления 0,01 мм (для
определения длины вылета
инструмента) и 0,002 мм
(для определения наиболь-
шего радиуса или радиаль-
ного биения инструмента).
На призме 6 расположе-
на концевая мера. Поворачи-
вая лимб микрометрической
головки 8 (винт которой че-
рез концевую меру прижат к
неподвижному упору 7), ус-
танавливают необходимый
размер по координатным
осям X и Y Для предвари-
тельной установки каретки
служит маховичок на торце
ходового винта. Гайка ходо-
вого винта имеет гарантиро-
ванный осевой зазор, кото-
рый выбирается пружиной,
обеспечивающей упругий
контакт упора 7 с винтом го-
ловки 8.
При горизонтальном пе-
ремещении каретки 9 одно-
временно вращают (махо-
вичком 1) шпиндель 5; в ре-
зультате штифт индикатора
вначале коснется инструмента в точке наибольшего радиуса, опре-
деляя тем самым его размер.
Длину вылета инструмента измеряют по вертикальной шкале,
медленно перемещая каретку 10 маховичком 13. Размер определя-
82
ют в момент, когда торцовое режущее лезвие инструмента коснется
(в горизонтальной плоскости) штифта индикатора.
На рис. 3.27 показан прибор мод. БВ-2015 с оптическим отсчет-
ным устройством. Стойка 4 прибора имеет вертикальные направ-
ляющие, по которым перемещается каретка 5. Визирный микро-
скоп 6 смонтирован на конце траверсы 7, перемещающейся в по-
перечном направлении по горизонтальным направляющим каретки
5. Шпиндель 3 смонтирован в подшипниках и поворачивается от
руки. В верхней части шпинделя име-
ется коническое отверстие для уста-
новки переходной оправки, несущей ре-
жущий инструмент, закрепляемый ру-
кояткой 2. Координатные расстояния
вершины режущей кромки устанавли-
вают по отсчетным микроскопам 8 и
9. Микроскоп 6 служит для наблюде-
ния за инструментом. Каретку 5 пере-
мещают маховичком 1, а поперечину
7— маховичком 10.
Прибор нужно оберегать от ударов
и сотрясений. Направляющие перед
началом работы необходимо смазать
тонким слоем индустриального масла
И-20А. Наружные поверхности оптиче-
ских деталей следует сначала очистить
от пыли кистью (из меха) и при необ-
ходимости протереть чистым обезжи-
ренным ватным тампоном, смоченным
в гидролизном этиловом спирте или
эфире.
Ниже изложен порядок настройки
на оптическом приборе расточной оп-
равки (см. рис. 3.13).
1. С помощью ключа и винта гру-
бой регулировки устанавливают резец
Рис. 3.27. Прибор мод.
БВ-2015 с оптическим от-
счетным устройством
примерно на требуемый радиус и замеряют штангенциркулем дли-
ну вылета резца от тела оправки.
2. Протирают конический хвостовик оправки, устанавливают
(без удара) ее в гнездо шпиндельной втулки приспособления и за-
крепляют с помощью зажимного механизма.
3. Устанавливают оптическую часть приспособления на задан-
ные для данного инструмента координаты вылета вершины резца
от оси и от торца шпинделя. Координаты с помощью микроскопов
отсчитывают по соответствующим шкалам.
4. Поворачивая шпиндельную втулку приспособления, наблю-
дают на экране проектора положение режущих кромок резца. В
момент, когда резец займет наиболее удаленное положение, вра-
щение втулки прекращают.
83
5. Замечают на экране проектора отклонение вершины резца
от перекрестия. Если инструментальная оправка имеет устройство
для изменения вылета, то, пользуясь им, устанавливают вершину
резца на вертикальную линию перекрестия. Если такое устройство
отсутствует, то смещают оптическую часть приспособления, пред-
назначенную для настройки инструмента вдоль оси оправки, до
положения, когда вершина резца выйдет на вертикальную линию
перекрестия торца шпинделя.
6. С помощью лимба резцовой вставки смещают резец до совпа-
дения его вершины с горизонтальной линией перекрестия.
Если вершина отклонилась от этой линии, то'добиваются совпаде-
ния с помощью регулировочных устройств, а при их отсутствии —
смещают оптическую часть приспособления в осевом направле-
нии.
7. Отсчитывают по микроскопу фактический вылет инструмента,
записывают его значение на специальной бирке, которую прикреп-
ляют к инструментальной оправке.
8. Освобождают оправку, снимают ее с приспособления и уста-
навливают на специальную тележку для доставки к станку.
С помощью оптического прибора можно также проверить пра-
вильность и точность изготовления режущей части инструмента.
Установка инструмента. На станках с ручной сменой инстру-
мента первый инструмент устанавливают до начала операции, а по-
следующие— во время пауз, предусмотренных в УП.
В момент паузы на световом табло пульта оператора в рубрике
«Инструмент» индицируется светящееся число, соответствующее
номеру инструмента, которым следует заменить инструмент, уста-
новленный на станке. Оператор нажимает кнопку на пульте управ-
ления станком, и, сняв прежний инструмент (после его автомати-
ческого освобождения), устанавливает новый, после чего возобно-
вляет работу в автоматическом режиме нажатием кнопки «Рабо-
та».
На многоцелевых станках с автоматической сменой инструмен-
тов все участвующие в операции инструменты до начала обработки
устанавливают в гнезда магазина. Причем в станках с кодирован-
ными гнездами инструмент устанавливают в точном соответствии
с кодами (номерами) гнезд, указанными в операционной карте.
Ошибка в устанодке инструмента может вызвать аварию станка и
поломку инструмента.
В станках с кодированными инструментальными оправками ин-
струмент в гнездах располагают произвольно.
В некоторых станках кодируют инструмент; выполнение такого
кодирования будет рассмотрено ниже.
Ввод коррекции на размеры инструмента и на режимы обра-
ботки. Коррекции (исправления) вносят в УП, записанную пер-
фоленте. Коррекции чаще всего вызваны отклонениями размеров
инструментов и заготовок от расчетных значений.
Коррекции вводят с пульта УЧПУ (в положении «Нуль отсче-
та») до начала отработки УП. Корректируют геометрические раз-
84
меры инструмента (диаметр, длину вылета и др.) и режим обра-
ботки (подачу, частоту вращения шпинделя).
Подачу корректируют в любое время в процессе отработки УП,.
если ее скорость не превышает 1200 мм/мин (для УЧПУ моделей
НЗЗ-1М, НЗЗ-2М, 2С-85 и др.). Значения геометрических коррек-
ций выражаются числом импульсов.
Допустим, что радиус фрезы оказался больше расчетного на
0,28 мм. Чтобы получить значение коррекции траектории центра
фрезы, следует указанное отклонение (0,28 мм) разделить на зна-
чение цены импульса и присвоить полученной величине знак « + »,.
так как в нашем примере поправочное перемещение имеет направ-
ление от заготовки. Например, при цене импульса 0,01 мм коррек-
ция составит 0,28 : 0,01 =28.
Величину и знак коррекции записывают под номером того кор-
ректора на пульте УЧПУ, который в соответствии с УП предусмот-
рен для ее выполнения. Одновременно рекомендуется записать вид
коррекции. Могут быть введены только те коррекции, которые пре-
дусмотрены в УП, что устанавливают при чтении технологической
карты наладки и распечатки УП. Каждая строка УП содержит ин-
формацию одного кадра и начинается с его номера. Например,
.V —001G01 X — 008450 У —004280 Z —002476 К —4724 L 301LF.
Внесение коррекции возможно, если в кадре есть слова с адре-
сом L, который всегда располагают в конце фразы (кадра).
На рис. 3.28, а показана схема коррекции при линейной интер-
поляции на размер радиуса фрезы 1. Пунктиром 2 показан непра-
вильный (расчетный) путь центра фрезы, требующий исправления.
Коррекции Хх и Ху вводят со знаком «—».
На рис. 3.28, б показана схема коррекции при круговой интер-
поляции. Для изменения размера радиуса дуги 1 координата X ее-
начальной точки А должна быть увеличена на Дх, т. е. фрезу 2 от-
носят от центра дуги вправо. В записи соответствующих кадров дол-
жны быть заданы подготовительная функция G53 и коррекция
7-306, где 6 — номер корректора.
После пробной обработки заготовки и измерения полученных
размеров при необходимости вносят новые поправки путем сброса
в нуль (переключателем режимов на пульте оператора УЧПУ) ра-
нее набранных коррекций и набора новых (уточненных) коррек-
ций на тех же корректорах.
Установка детали. В современных УЧПУ начало отсчета системы;
координат можно смещать в пространстве (так называемый «пла-
вающий нуль»), что создает удобства для настройки станка при
установке детали. Если при любом положении рабочих органов на
пульте УЧПУ нажать кнопку сброса геометрической информации,
то на табло цифровой индикации загорятся нули, что означает, что
начало отсчета координат сместилось в новую точку, соответствую-
щую данному положению рабочих органов.
Положение начала УП (нуль программы) фиксируют смещени-
ем рабочих органов по соответствующим командам УП или вруч-
ную. Для этого на пульте УЧПУ имеются переключатели «Смете-
85
ние 0» или «Сдвиг О», а также команды на смещение рабочих ор-
ганов (G5&W61) или на отмену смещения (G53A161). После выпол-
нения всех перемещений, заданных УП, рабочие органы вернутся в
нуль программы, если смещение нуля не отменено.
Для удобства первоначальной отладки новой УП целесообраз-
но разделить ее на части так, чтобы каждый переход начинался и
Рис. 3.28. Схемы коррекций:
а — при линейной интерполяции, б — при круговой интерполяции про-
тив часовой стрелки
завершался в нуле программы. Еще удобней иметь возможность в
конце каждого перехода перейти в нуль станка. Для этого в УП
есть исключаемые кадры (отмеченные знаком «/»), внутри которых
заключены команды G58M61 (в начале перехода) и G53M61 (в
конце перехода).
Настроив станок, нажимают кнопку «/» на пульте управления,
что исключит все кадры с этим знаком и позволит вести последую-
щую обработку из нуля программы, а в нуль станка возвращаться
только при необходимости.
Современные УЧПУ позволяют также пересчитывать положе-
ния программируемой точки, что необходимо при работе несколь-
кими инструментами или при обработке деталей, установленных в
многопозиционных приспособлениях.
При работе в абсолютной системе команда G92, подтверждаю-
щая любое новое положение программируемой точки относительно
начала координат, предшествует работе каждого нового инструмен-
та. По этой команде без фактических перемещений рабочих орга-
нов станка смещается положение отсчетной программируемой точ-
ки относительно одного и того же начала координат и происходит
совмещение этой точки с вершиной инструмента.
Для отыскания положения программы в процессе наладки стан-
ка наладчик использует ряд приемов, описанных ниже.
По карте наладки выясняет, на каком расстоянии от обраба-
тываемой поверхности заготовки располагается исходное положе-
<86
ние инструмента, и в это положение приблизительно (в покадро-
вом режиме) смещает заготовку, измеряя расстояние между инст-
рументом и заготовкой линейкой или штангенциркулем.
По результатам замеров (а в отдельных случаях и путем проб-
ной обработки) уточняет нулевое положение УП, изменяя фактиче-
ское положение инструмента относительно заготовки. Убедившись
в правильности расположения нуля программы относительно заго-
товки, производит сброс показаний цифровой индикации и
кнопками направляет рабочие органы в нуль станка. Воз-
никшие показания цифровой индикации отражают расстояние
между нулем стайка и нулем программы. Однако описанный способ
является довольно трудоемким.
Обладая достаточным опытом, наладчик для более быстрого и
точного определения расстояния между нулем станка и нулем про-
граммы может в нужном режиме обработать в размер крайние (к
инструменту) поверхности заготовок и затем сбросить в нуль пока-
зания цифровой индикации. После этого, отведя в нуль рабочие ор-
ганы станка, рассмотреть показания цифровой индикации по каж-
дой из координат как сумму величин, где первая величина — иско-
мое расстояние между нулем станка и нулем программы (смещение
нуля), а вторая — перемещение по программе от нуля программы
до обрабатываемой поверхности (вторую часть суммы наладчик
берет из текста программы или из карты наладки).
3.8. ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ МОДЕЛЕЙ ЛФ-260МФЗ
И 6520ФЗ-36 С КРЕСТОВЫМ СТОЛОМ
Конструкция станка. Станки моделей ЛФ-260МФЗ и 6520ФЗ-36
с крестовым столом шириной 320 мм выпускаются на одной конст-
руктивной базе. Различаются они следующим: станок мод.
ЛФ-260МФЗ — многоцелевой, оснащен 15-позиционным инструмен-
тальным магазином, устройством автоматической смены инструмен-
тов и электродвигателем постоянного тока в качестве привода глав-
ного движения; в станке мод. 6520ФЗ-36 инструментальный магазин
отсутствует, а в качестве привода главного движения используются
асинхронный электродвигатель и коробка скоростей.
Техническая характеристика
ЛФ-26ОМФЗ 652ОФЗ-З6:
Размеры рабочей поверхности стола, длина 630 630
ширина 320 320
Наибольшее перемещении стола, мм: продольное 500 500
поперечное 320 250
Наибольшее вертикальное перемещение фре- зерной бабки, мм 350 350
87
Частота вращения шпинделя, об/мин 31,5—1600 (по заказу 50—4000) 31,5-1600
Мощность электродвигателя главного движе- ния, кВт 8 4
Наибольшие рабочие перемещения по осям X, У и Z, мм/мии 5—1800 5—1800
Скорость быстрых перемещений по осям X, У и Z, мм/мин (по заказу 5—3200) 8000 8000
Максимальный диаметр инструмента устанав- ливаемого в магазине, мм: без пропуска гнезда . с пропуском гнезд '. 80
125
Габарит станка, мм: длина 2000 1480
ширина 2020 1890
высота . . ... . . 2185
Масса станка (без электрооборудования), кг 3300 3000
Общий вид станка мод. ЛФ-260МФЗ показан на рис. 3.29. Стой-
ка 1 станка установлена на массивном основании 2, имеющем на-
правляющие для поперечного перемещения салазок 3 со столом 4.
Внутренняя полость основания используется как резервуар для
Рис. 3.29. Общий вид вертикально-фрезерного станка мод. ЛФ-260МФЗ
с ЧПУ
«8
охлаждающей жидкости. На передней стороне стойки находятся
прямоугольные направляющие для вертикального перемещения
фрезерной бабки 5. Между направляющими стойки установлен ци-
линдр вертикального перемещения фрезерной бабки. На боковой
стороне стойки установлен кронштейн 6 с инструментальным мага-
зином 7 и механизмом смены инструмента 8. Сверху стойки нахо-
дится электродвигатель и редуктор 9 привода главного движения
фрезерной бабки.
Кинематическая схема станка показана на рис. 3.30. Привод
главного движения осуществляет-
ся от электродвигателя Ml посто-
янного тока. От вала 7 электро-
двигателя вращение (через шки-
вы 1 и 2 клиноременной передачи
и шлицевого вала II) передается
иа входной вал III фрезерной го-
ловки; затем через зубчатые ко-
леса 3 и 6 — валу /К; далее через
зубчатые передачи 4 и 5 (или 6 и
7) — шпинделю VI станка. Изме-
нение частоты вращения шпинде-
ля производится автоматически
(по программе) путем переключе-
ния блока колес 4 и 6 и изменени-
ем (с помощью тиристорного пре-
образователя) частоты вращения
электродвигателя.
Для перемещения стола, сала-
зок и фрезерной головки приме-
нен гидравлический привод (см.
рис. 3.4), особенностью которого
является то, что обратная связь
Рис. 3.30. Кинематическая схема
ПО перемещению достигается главного привода станка мод.
креплением опор задающего вин- ЛФ-260МФЗ
та непосредственно на рабочем
органе станка (столе, салазках и фрезерной бабке). Следящий зо-
лотник, используемый в станке, показан на нс. 3.31.
Кинематическая связь между золотником 11 и задающим вин-
том 5 осуществляется ощупывающим устройством, представляющим
собой двухплечий рычаг 10, смонтированный на шарикоподшипни-
ках в корпусе 8. Нижнее плечо рычага (с помощью шатуна, выпол-
ненного в виде плоской пружины 12) шарнирно соединено с золот-
ником. На верхнем плече рычага установлен щуп 9 с шарикопод-
шипником, который контактирует с ниткой задающего винта 5.
Прижим рабочего щупа к нитке обеспечивается пружиной 13 и щу-
пом 16, установленным на планке 14, закрепленной на оси 15. В кор-
пусе следящего золотника смонтированы микропереключатели 6,
7, 1 и 4. Микропереключатели 1 и 4 — аварийные; при отклонении
золотника от нейтрального положения более чем на 3 мм они от-
89
Видн
Рис. 3.3L. Следящий золотник
ключают вращение шагового двигателя. Микропереключатели 6
и 7 работают от упоров 19 и 17, расположенных на кронштейне 18
задающего винта, а переключатель 1 и 4 от упоров 2 и 3; по коман-
де с УЧПУ они обеспечивают выход рабочих органов станка в ис-
ходное (нулевое) положение. /Микропереключатель 7, имеющий
толкатель с демпфером, дает команду на переход с ускоренной по-
дачи на замедленную, а микропереключатель 6 — на остановку в
исходном положении. Во избежание преждевременного выхода из
строя подшипников, установленных на щупах 9 и 16, усилие при-
жатия их к нитке задающего винта не должно превышать 40—45 Нг
Винты (рис. 3.32), задающие движение по трем координатам,
конструктивно выполнены аналогично. Винт 3 смонтирован в под-
шипниках 2. Резьба на задающих винтах специальная — прямо-
угольная. Вращение винтов осуществляется шаговыми электродви-
Рис. 3.32. Задающий винт
гателями через одноступенчатые понижающие редукторы и полу-
муфту 1. Для отсчета перемещений на винтах имеются лимбы 4 с
ценой деления 0,05 мм.
Пульт управления станком мод. ЛФ-260МФ4 показан на
рис. 3.33.
Станок мод. ЛФ-260МФ4 оснащен УЧПУ мод. НЗЗ-1М; пульт
этого УЧПУ показан на рис. 3.34. В верхней части пульта располо-
жена полоса 8 световой числовой информации, на которой с по-
мощью специальных ламп высвечиваются номера кадров УП, но-
мера инструментов и трехразрядные числа коррекций. Световое таб-
ло 1 информирует о ходе выполнения УП. В случае каких-либо не-
поладок высвечиваются надписи 2 («Сбой станка») или 3 («Сбой
ЧПУ»), При нормальной работе высвечиваются надпись 4 («Авто-
мат») и указатели, информирующие оператора о месте (адресе)
выполнения команды (например, OX, OY и OZ — возвращение в
нуль по координатным осям X, У и Z; КВ— «Конец ввода»,
ТО — «Технологический останов»; КП — «Конец программы»). Кла-
виши 5 («Привод»), 6 («ЧПУ») и 7 («Технологический останов»)
предназначены для подтверждения команд УП, записанных на пер-
фоленте. Например, если команда «Технологический останов» бы-
ла задана не как безусловная, то ее осуществление возможно толь-
91
ко при нажатии клавиши 7. Эти же клавиши используют при ра-
боте в режиме «Ручной ввод».
Под названием «Адрес» расположены клавиши, обозначенные
буквенными символами кода и служащие для адресования различ-
ного вида команд, вносимых в УЧПУ при работе в режиме «Руч-
ной ввод» (как правило, при наладке станка). При наладке станка
от УЧПУ коррекции (под адресом 4) осуществляются с техноло-
2! 22 2! 20 19
Рис. 3.33. Главный пульт управления станком:
/ — кнопка разжима ползуна шпинделя, 2 — кнопка вращения мага-
зина инструментов, 3 — пуск привода, 4, 6, 8, 19—21 — сигнальные
лампочки, 5 — кнопка включения стайка, 7 — кнопка «Стоп», 9 —
переключатель «Технологический останов», 10 — кнопка «Пуск про-
граммы», 11 — переключатель режимов, 12— переключатель «Стоп
подача», 13 — тумблер выбора направления перемещения стола, 14 —
то же, наладочных перемещений автооператора, 15—то же, направ-
ления перемещений салазок, 16—то же, наладочного подъема авто-
оператора, 11 — то же, направления перемещения ползуна шпинделя,
18 — иаладочиый поворот автооператора, 22 — кнопка «Подача в руч-
ном режиме», 23 — кнопка «Стоп привода», 24 — кнопка «Снятие фик-
сации инструмента в магазине»
гического пульта 9, расположенного ниже основного пульта УЧПУ.
На пульте 9 размещены 18 декадных переключателей 10, на кото-
рых могут быть набраны четырехзначные числа (например, макси-
мальное 99,99 и знаки « + » или «—»). Ниже технологического
пульта (в нише) помещено фотосчитывающее устройство «Консул
337-6», предназначенное для перфолент 13 (с восемью дорожками)
и состоящее из считывающего аппарата 11, считывающей головки
12, двух бобин 14; последние служат для сматывания и наматыва-
ния лент с записью УП. На пульте 9 помещены также клавиши уп-
равления: 15 (включение фотосчитывающего устройства); 16
(пуск); 17 (направление ленты влево); 18 (направление ленты впра-
во); 19 — (выключение фотосчитывающего устройства).
Режимы работы УЧПУ следующие: ручной ввод; сброс; отра-
ботка технологии; работа по кадрам; поиск кадра; управление от
станка;
92
Режим «Управление от станка» предусматривает два варианта
работы — ручной (наладочный) и автоматический.
В ручном режиме управления рабочими органами стан-
ка, осуществляемое с помощью кнопок и переключателей, распо-
ложенных на пульте управления, производят следующие операции:
Кадр
Работа по кадрам
XV
ОХ
9
Инструмент
VI
~К
Н33~1м
Коррекция
XI
7F
Рис. 3.34. Пульт УЧПУ мод. НЗЗ-1М
Отработка тех-
нологии
Сброс
Pij/ной /Вод'
Адрес
Работа Коррекция скорости
подачи
fn HL ЯГ)
за. SO
Щ \юо
30 по
iu ~~120
Поиск кадра
1/праВление
от станка
-18
/7
-IS
включение и отключение электродвигателя гидропривода; измене-
ние подачи рабочих органов станка; перемещение рабочих органов
в обоих направлениях; установка рабочих органов в исходное по-
ложение; стоп подачи; освобождение — зажим инструмента; рас-
фиксация инструмента в магазине; поворот инструментального ма-
93
газина; раздвижение захватов манипуляторов; опускание и подъем
манипулятора; поворот манипулятора.
Последовательность работы в ручном режиме.
1. Включают вводный автомат, при этом на дверке электрошка-
фа загорается сигнальная лампочка.
2. Включают электродвигатель гидропривода нажатием на
кнопку «Пуск» на пульте управления станком; при наличии давле-
ния в гидросистеме на этом пульте загорается сигнальная лампоч-
ка, а на пульте оператора УЧПУ — сигнальная лампочка «Сеть».
Включают (кнопкой на пульте станка) преобразователь привода
главного движения, при этом загорается сигнальная лампочка на
пульте управления станка.
3. Включают УЧПУ кнопкой «Сеть».
4. Переключатель рода работы на пульте УЧПУ устанавливают
в положение «Сброс», нажимают кнопку «Сброс привода» и «Сброс
ЧПУ», а затем указанный переключатель устанавливают в положе-
ние «Управление от станка».
5. Переключатель «Стоп подачи» устанавливают в положение
«1».
6. Переключателем выбора режима на пульте управления выби-
рают одну из фиксированных подач.
7 Одним из переключателей выбора направления координат
выбирают направление перемещения рабочего органа и нажимают
кнопку «Подача». Перемещение по координате прекращается при
отпускании кнопки. Переключатель выбора направления после от-
работки перемещения возвращают в нейтральное положение. Ана-
логичным образом проверяют перемещение по остальным коорди-
натам.
В режиме «Шаг» за одно нажатие кнопки «Подача» происходит
перемещение на один импульс (дискрету). Выход подвижных ор-
ганов станка в исходное положение (выход в «О») осуществляют
в ручном режиме (по каждой координате раздельно) на подаче
2400 мм/мин.
За положительное направление перемещения на станке принято:
по координате X— движение стола влево; по координате У— дви-
жение салазок на оператора; по координате Z — движение фрезер-
ной бабки вверх.
Для приведения координаты X в исходное положение необхо*
димо: выполнить пункты 1—5 указанной последовательности рабо-
ты в ручном режиме; переключатель выбора режимов установить
в положение «Выход в 0»; переключатель направления перемеще-
ния по координате X установить в положение «Влево»; нажать
кнопку «Подача» и удерживать ее в нажатом состоянии до оконча-
ния цикла.
Стол начинает перемещаться влево на подаче быстрого хода,.
При наезде на микропереключатель шаговый двигатель тормозится
до подачи 240 мм/мин. Стол за время торможения переместится
примерно на 10 мм, после чего срабатывает микропереключатель,
по сигналу которого УЧПУ «дотягивает» шаговый двигатель до на-
94
горят лампочки координаты X). Исходное положение стола инди-
цируется лампочкой на пульте управления и лампочкой на свето-
вом табло УЧПУ После выхода стола в исходное положение пе-
реключатель направления перемещения устанавливают в нейтраль-
ное положение.
Координаты У и Z устанавливают в исходное положение анало-
гично.
Операции «Быстрый ход» и «Установка рабочих органов в ис-
ходное состояние» можно выполнить только после прогрева масла.
Для освобождения инструмента, находящегося в шпиндельной
бабке, необходимо нажать соответствующую кнопку; если в шпин-
деле находится инструмент, то его нужно придерживать от выпа-
дания.
Для изъятия инструмента из инструментального магазина на-
жимают соответствующую кнопку; если в магазине в позиции «Сме-
на инструмента» находится инструмент, его нужно придерживать от
выпадания.
Для поворота инструментального магазина (при установке в
него инструмента) нажимают соответствующую кнопку и держат ее
в нажатом состоянии до тех пор, пока пустое гнездо магазина не
пройдет несколько дальше позиции смены инструмента, после чего
кнопку отпускают. При этом магазин поворачивается в противопо-
ложном направлении до установки на жесткий упор и в позиции
«Смена инструмента» окажется пустое гнездо.
Для проверки работы манипулятора в ручном режиме служат
переключатели, которые действуют только при нахождении шпин-
дельной бабки в исходном состоянии. При левом положении пере-
ключателя захваты манипулятора раздвигаются и инструмент в Ma-
ri иппе расфиксируется. Эта операция используется при проверке
соосности инструмента в шпинделе и магазине или при отсутствии
инструментов в шпинделе.
При правом положении переключателя захваты манипулятора
р; вдвигаются, инструмент в магазине расфиксируется, инструмент
в шпиндельной бабке освобождается, шпиндель вращается с часто-
тен'! примерно 100 об/мин. Эта операция используется при проверке
опускания и подъема манипулятора с раздвинутыми захватами и
инструментом.
После выполнения нужной операции переключатель устанавли-
н; в нейтральное положение, при этом захваты манипулятора
сдвигаются.
При нажатии переключателя вниз манипулятор опускается в
нижнее положение, где находится до тех пор, пока переключатель
не будет нажат в противоположную сторону, в результате чего ма-
нипулятор поднимется вверх.
Поворот манипулятора можно осуществлять только при сдви-
нутых его захватах.
Используя органы ручного управления, с помощью манипулято-
ра можно полностью осуществить цикл смены инструмента.
95
о aonnt.^ inviccic/i nnLipjMcni, i u uul^ic uuj"
скания манипулятора вниз нельзя раздвигать его захваты, .так как
при этом инструмент выпадает из шпиндсмя (магазина). Перед
началом работы в автоматическом режиме манипулятор устанавли-
вают в исходное положение.
При работе в автоматическом режиме4 перемеще-
ние подвижных органов станка по трем координатам осуществля-
ется по УП, считываемой УЧПУ с восьмидорожечной перфоленты»
В УП также могут быть записаны, а станком отработаны техноло-
гические команды. Помимо этого в автоматическом режиме дей-
ствуют следующие органы управления станком: выключатель «Стоге
подачи»; кнопка «Пуск программы»; кнопка «Пуск преобразова-
теля»; кнопка «Общий стоп».
Последовательность работы в автоматическом режиме приведе-
на ниже.
1. Выполняют пункты 1—5, указанные в последовательности
проведения работ в ручном режиме.
2. Заправляют перфоленту в фотосчитывающее устройство со-
гласно инструкции его эксплуатации.
3. Переключатель выбора режимов устанавливают в положение
«Автоматическая работа», при этом на световом табло загорается
лампочка «Автомат».
4. Нажимают кнопку «Пуск программы» или сблокированную с
ней кнопку «Работа».
В УЧПУ предусмотрен режим «Технологический останов», зада-
ваемый с перфоленты командами М00 и М01. Эти команды явля-
ются внутренними и на станок не выдаются.
Имеются два варианта работы в режиме «Технологический ос-
танов».
1. Безусловный останов, задаваемый командой М00. В этом слу-
чае после считывания команды отработка УП прекращается и на
световом табло УЧПУ загорается лампочка ТО. Дальнейший ввод
кадров возможен лишь после нажатия кнопки «Пуск программы»
(на пульте станка) или кнопки «Работа» (на пульте УЧПУ).
2. Условный останов, задаваемый командой М01. В этом случае
даже при поступлении команды М01 отработка УП прекращается
только при нажатой клавише «Технологический останов» на пуль-
те УЧПУ. Дальнейшая отработка УП осуществляется нажатием
кнопки «Пуск программы» или «Работа».
В последнем кадре УП записывается команда М02, означающая
конец программы. После ее считывания отработка УП прекращает-
ся и на световом табло загорается лампочка «КП». Для повторной
отработки УП нужно переключатель рода работ (на пульте УЧПУ)
установить в положение «Сброс».
Выключатель «Стоп-подача», расположенный на пульте станка,,
предназначен для прекращения подачи без потерь информа-
ции.
Если перед пуском УП рабочие органы станка находились в ис-
ходном положении и отработка УП прошла без сбоев, то по окон-
96
чании программы рабочие органы должны вернуться в исходное
положение.
Правильность отработки УП проконтролируют состоянием фаз
шаговых двигателей (имеются соответствующие лампочки на
пульте УЧПУ) и положением лимбов на рабочих органах
станка.
При сбое УЧПУ отработка УП прекращается, а сбой индици-
руется на световом табло лампочкой «Сбой ЧПУ».
При наезде на микропереключатели, ограничивающие переме-
щения по любой координате, загорается лампочка «Сбой станка».
Отвод подвижных органов от крайних положений производится в
ручном режиме движением в противоположную сторону. При сра-
батывании теплового реле защиты двигателя шпинделя также за-
горается надпись «Сбой станка».
Режим ручного ввода используют для проверки совместной ра-
боты УЧПУ и станка без перфоленты. При этом информацию (ана-
логичную информации, считываемой с перфоленты) для отработки
УП набирают вручную с помощью кнопок и декадных переключате-
лей на пульте УЧПУ
В режиме ручного ввода возможно перемещение рабочих органов
по любой координате (или координатам), а также выполнение всех
технологических команд.
Если переключатель выбора режимов работы на пульте станка
находится в положении ручной работы, то команды М06 (смена
инструмента) и команды по адресу Т (поиск инструмента) не от-
рабатываются.
Последовательность работы в режиме ручного ввода следую-
щая.
1. Включают станок и УЧПУ
2. Переключатель рода работы на пульте УЧПУ устанавливают
в положение «Сброс» и соответствующими кнопками на пульте
УЧПУ производят «Сброс ЧПУ» и «Сброс привода», после чего пе-
реводят переключатель в положение «Ручной ввод».
3. Переключатель «Стоп-подача» устанавливают в положе-
нии «1».
4. На пульте УЧПУ набирают (с помощью кнопок и декадных
переключателей) необходимую информацию.
В режиме «Отработка технологии» отрабатывают технологиче-
ские команды без перемещения рабочих органов.
В режиме «Поиск кадра» разыскивают нужный кадр на перфо-
чгге, для чего набирают (на декадном переключателе) номер кад-
ра, предшествующий искомому и нажимают кнопку «Работа».
В результате перед устройством фотоввода будет находиться иско-
мый кадр.
В режиме «Покадровая работа» отрабатывают УП по одному
кадру. Для ввода и отработки последующего кадра необходимо
нажать кнопку «Работа на устройстве ЧПУ». Конец отработки
кадра контролируют с помощью надписи «Работа» на световом
абло УЧПУ; эта надпись должна исчезнуть.
97
при наладке следует помнить, что управление станком от
УЧПУ в режиме «Проверка» запрещается. Для перемещения ра-
бочих органов в исходное положение переключатель на пульте
управления устанавливают в положение «Выход в 0». Один из пе-
реключателей устанавливают в положительном направлении и на-
жимают кнопку «Подача». Выход в исходное положение осуществ-
ляют для каждой координаты раздельно. Исходное положение по
координатам подвижных органов станка соответствует исходному
состоянию фаз шагового двигателя, что индикатируется лампочка-
ми на пульте УЧПУ.
Во всех режимах работы станка команде «Смена инструмента»
обязательно должна предшествовать команда «Поиск инструмен-
та» (даже в случаях, когда инструмент находится в позиции его
смены). Инструмент кодируют (с помощью набора колец-упоров,
расположенных на хвостовике инструментальной оправки) следу-
ющим образом. С оправки (рис. 3.35, а) снимают кодовые кольца
Рис. 3.35. Инструментальная оправка с набором кодирующих ко-
лец (а) и таблица кодирования номеров инструментов (б)
/, 2, 3 и 4. Затем эти кольца устанавливают на оправке в соответ-
ствии с таблицей (рис. 3.35, б), где указаны номера инструментов
и кодовые комбинации, определяющие порядок воздействия колец-
упоров на микропереключатели.
Регулировка станка и устранение неисправностей. В процессе
эксплуатации станка возникает необходимость в регулировании от-
дельных его узлов с целью восстановить их работоспособность.
Натяжение ремней привода главного движения регулируют
специальным винтом, предварительно ослабив винты крепления
подмоторпой плиты к стойке станка.
Высокое давление (р = 4 МПа) в гидросистеме настраивают ре-
гулировочным винтом предохранительного клапана высокого дав-
98
ления, а низкое давление (р = 2,5 МПа) — регулировочным винтом
предохранительного клапана низкого давления при движении од-
ного из рабочих органов станка на ускоренном ходу.
Зазоры в направляющих стола и салазок в горизонтальной
плоскости и в направляющих фрезерной бабки в вертикальной
плоскости регулируют клиньями с помощью винтов.
Зазоры в направляющих салазок в вертикальной плоскости и
направляющих фрезерной головки в горизонтальной плоскости ре-
гулируют подшлифовкой поджимных планок. Результаты регули-
рования проверяют щупом толщиной 0,04 мм, который не должен
проходить между сопряженными поверхностями (допускается «за-
кусывание» щупа на длину не более 20 мм).
После регулировки проверяют легкость перемещения стола, са-
лазок, фрезерной бабки и механизма смены инструмента; переме-
щение этих узлов должно осуществляться при давлении в гидроси-
стеме до 0,5 МПа.
Аварийные конечные выключатели, ограничивающие ход рабо-
чих органов, регулируют двумя упорами, а конечные выключатели
выхода в исходное положение — винтами, установленными в крон-
штейнах задающих винтов.
Конечный выключатель замедления должен срабатывать за
10—10,5 мм до кониа хода силового органа (так как путь торможе-
ния шагового двигателя 10 мм). Конечный выключатель «Зоны
пуля» должен срабатывать за 0,2—0,4 мм до конца хода силового
органа.
3.9. ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
МОДЕЛЕЙ 6Р13Ф3 37 И ГФ2171
Станок мод. 6Р13ФЗ-37 является консольным, т. е. его стол
имеет рабочее перемещение в горизонтальной плоскости (по коор-
динатам X и У) и (вместе с консолью) установочное перемещение
в вертикальном направлении (по координате W); рабочее переме-
щение по координате Z имеет ползун с установленной на нем фре-
зерной бабкой.
На базе станка мод. 6Р13ФЗ-37 выпускают многоцелевой станок
мод. ГФ2171, оснащенный 12-позиционным инструментальным ма-
газином и устройством автоматической смены инструментов, а
также гидравлическим механизмом для переключения частоты вра-
щения шпинделя. В указанных станках применен электромехани-
ческий привод подач по всем координатам, осуществляемый от вы-
сокомоментных электродвигателей постоянного тока через одно-
•тупенчатый редуктор и шариковую винтовую пару. В редукторах
установлен вращающийся трансформатор типа ВТМ-1В, использу-
емый в качестве датчика обратной связи.
Общий вид станка мод. 6Р13ФЗ-37 приведен на рис. 3.36.
Станина 8 является базой, на которой монтируются узлы и
механизмы станка. Спереди станина имеет вертикальные направ-
ляющие, закрытые кожухом 9, по которым перемещается консоль
99
Техническая характеристика станков
6Р13ФЗ-37 ГФ2171
Размеры рабочей поверхности стола, мм: длина 1600 1'600
ширина 400 400
Наибольшее перемещение стола, мм: продольное (ось X) 1'000 1000
поперечное (ось У) 400 400
вертикальное (установочное) 420 420
Наибольшее перемещение ползуна (ось Z), мм 250 250
Подача стола и ползуна, мм/мин 3—4800 3—4800
Скорость быстрого перемещения стола по осям X, У и ползуна по оси Z, мм/мин 4800 4800
Частота вращения шпинделя (число ступеней 18), об/мии . 40.—>2000 40—2000
Наибольшая масса обрабатываемой де- тали (с приспособлением), кг 400 400
Наибольший диаметр инструмента, мм: торцовой фрезы 200 125
концевой фрезы 40 40
сверла 30 30
Вместимость инструментального магази- на. шт 12
Наибольшая масса инструмента, уста- новленного в магазине, кг 1,5
Масса станка (без электрооборудова- ния, гидростанции н принадлежно- стей), кг . . . . Габарит (длинаХширинаХвысота) стан- ка с электрооборудованием, мм 4450 5000
3450Х3970Х 3680Х4170Х
Х2965 Х3150
1. На горизонтальных направляющих смонтированы салазки 2, по
продольным направляющим которых передвигается стол 3. На
привалочной плоскости станины закреплена фрезерная бабка 6, по
вертикальным направляющим которой перемещается ползун 7 со
шпинделем 5. В соответствии с требованиями техники безопасно-
сти ползун имеет защитный щиток 4. Сзади станка расположен
шкаф 10 с электрооборудованием и УЧПУ
Кинематическая схема станка мод. 6Р13ФЗ-37 пока-
зана на рис. 3.37. Коробка скоростей обеспечивает частоту враще-
ния шпинделя 40—2000 об/мин (число ступеней 18).
Вращение от синхронного электродвигателя 1М (мощностью
7,5 кВт) передается шпинделю по следующей кинематической це-
пи: вал I— зубчатые колеса 1 и 2— вал II — блок зубчатых колес
3, 4 и 5 — зубчатые колеса 6, 7, и 8 — вал III—зубчатые колеса
8, 9 и 10 — блок зубчатых колес 11, 12 и 13 — вал IV— блок зуб-
чатых колес 14 и 15 — зубчатые колеса 16 и 17 — вал V—кониче-
ские зубчатые колеса 18 и 19 — вал VI — зубчатые колеса 20,
21 — вал VII — зубчатые колеса 21 и 22 — вал VIII (шпиндель
станка).
100
Привод вертикального перемещения ползуна фрезерной бабки:
высокомоментный электродвигатель 2М— зубчатые колеса 23 и
24— ходовой винт 25— гайка 26 ходового винта, закрепленная не-
подвижно в корпусе фрезерной бабки. Датчик 1Д обратной связи
вертикального перемещения приводится во вращение зубчатыми
колесами 27 и 28.
Привод продольной подачи стола по оси X: высокомоментный
электродвигатель ЗМ — зубчатые колеса 29 и 30 — ходовой винт
Рис. 3.36. Станок мод. 6Р13ФЗ-37
31— гайка 32, жестко закрепленная в столе. Датчик 2Д обратной
связи приводится во вращение зубчатыми колесами 34 и 33.
Привод поперечной подачи (ось У): высокомоментный электро-
двигатель 4М— зубчатые колеса 35, 36 и 37—ходовой винт 38 —
i;nii<a 39, жестко закрепленная на салазках. Датчик ЗД обратной
связи приводится во вращение зубчатыми колесами 40 и 41.
I1рпвод вертикального (установочного) перемещения консоли:
;в ипхроппый электродвигатель 5М— червячная передача 42 и
13 впит 44 — гайка 45, жестко связанная с основанием.
101
Рассмотрим устройство и работу отдельных узлов станка мод.
6Р13ФЗ-37.
На рис. 3.38 показана коробка скоростей. От вала 3,
соединенного упругой муфтой 2 с валом 1 асинхронного электро-
двигателя вращение передается (через неподвижные зубчатые ко-
леса и подвижные блоки зубчатых колес, установленные на валах
Рис. 3.37. Кинематическая схема станка мод. 6Р13ФЗ-37
4, 5, 6 и 7) на коническое зубчатое колесо 8, жестко закрепленное
на выходном валу коробки. На валу 5 смонтирован эксцентрик 9,
приводящий в действие насос 10 смазывания.
Фрезерная бабка с ползуном 1 показана на рис. 3.39.
Корпус 2 бабки имеет центрирующую шейку, посредством которой
бабку монтируют в стойке станка. Передняя часть бабки имеет
прямоугольные направляющие, по которым вертикально перемеща-
ется (посредством винта 18 и гайки 9) ползун 1 с шпинделем 15.
Шариковый винт 8 получает вращение от электродвигателя че-
рез редуктор привода, установленный над фрезерной бабкой. Вра-
102
Рис. 3.39. Шпиндельная бабка (с ползуном) станка мод. 6Р13ФЗ-37
щение на шпиндель от коробки скоростей передается через кониче-
скую зубчатую пару 3 и 4, цилиндрические зубчатые колеса 5, 6,
8 и промежуточную втулку 7.
Передней опорой шпинделя 15 служат двухрядный роликовый
подшипник 14 (с коническим внутренним кольцом) и два. упорных.
104
шарикоподшипника 13, а задней опорой — два радиальных шари-
коподшипника 10. Передняя опора закрыта фланцем 17
При радиальном биении шпинделя регулируют натяг подшип-
ника 14. Для этого снимают фланец 17 и полукольца 16, выворачи-
вают пробку 11, расконтривают гайку 12 и, вращая ее, подтягива-
ют подшипник 13, проверяя при этом радиальное биение шпинделя.
Затем замеряют в четырех точках (под углом 90°) размер Н и
15 15 74 /J
Рис. 3.40. Устройство электромеханического зажима инструмента станка мод,
6Р13ФЗ-37
подшлифовывают полукольца 16. Монтаж производят в обратной
порядке.
После указанной регулировки проверяют нагрев подшипников:
при работе станка в течение часа при наибольшей частоте враще-
ния шпинделя температура подшипников шпинделя не должна по-
выситься более чем на 60°С.
На рис. 3.40 показано электромеханическое устрой-
ство зажима инструмента в шпинделе станка. За-
105
жимной шомпол 3 перемещается вдоль оси шпинделя станка от
электромеханической головки 1. Шомпол имеет Т-образную голов-
ку, входящую в паз захвата, предварительно ввернутого во фрезер-
ную оправку. Привод головки 1 осуществляется от асинхронного
электродвигателя 17 мощностью 0,18 кВт.
При включении электродвигателя рычаги 6 и 7 под действием
центробежной силы поворачиваются вокруг осей и заплечиками
перемещают втулку 8 в осевом направлении; последняя через
штифт 16 перемещает шток 9 и полумуфту 10, смонтированную в
подшипниках на конце штока.
От электродвигателя 17 вращение (через эксцентриковый ва-
лик 13, планетарный механизм, состоящий из зубчатых колес 14 и
15, и шлицевое соединение зубчатого колеса 12) передается на по-
лумуфту 10, которая кулачками,
введенными в зацепление, враща-
ет (посредством шлицевой втул-
ки 11) валик 2 исполнительного
механизма.
Зажим и освобождение инстру-
мента происходят при перемеще-
нии шомпола 3, расположенного
внутри шпинделя 5 станка. Воз-
вратно-поступательное перемеще-
ние шомпола 5 осуществляется
через резьбовое соединение его со
шлицевым валиком 2, получаю-
щим вращательное движение от
головки 1. На конце шомпола 3
имеется Т-образная головка, кото-
рая входит в Т-образный паз за-
хвата 4, ввернутого в оправку £
фрезой.
Установка фрез на
оправке показана на рис. 3.41.
Фрезы устанавливают в оправке
вне станка, используя сменные
винты. Оправка имеет наружный
(7 24) и внутренний («Морзе
№ 4») конусы. Для крепления ин-
струмента с конусами Морзе № 2
и 3 применяют сменные переход-
ные втулки. Наличие сменных
винтов с резьбой MIO, М12, М16
и М20 позволяет вести обработку концевыми фрезами (с кониче-
ским хвостовиком) диаметром 16, 20, 40 и 50 мм соответственно.
При наладке инструмента захват 1 должен быть установлен та-
ким образом, чтобы его Т-образный паз был перпендикулярен ве-
дущим пазам оправки или фрезы 3 и был выдержан размер
(43±1,5) мм. Оправку с фрезой вставляют в конусное отверстие
106
шпинделя и поворотом на угол 90° соединяют с головкой шомпола.
При установке переключателя в положение «Зажим» оправка с
фрезой втягивается в шпиндель. Окончание зажима определяется
по прощелкиванию кулачковой муфты.
Зажим инструмента производят при частоте вращения шпинде-
ля не более 40 об/мин. При освобождении инструмента оправку
(с инструментом) необходимо удерживать до тех пор, пока она не
выйдет из шпинделя на 15—20 мм. В противном случае валик 2
(см. рис. 3.40) может полностью вывернуться из шомпола 3.
Рис. 3.42. Расположение органов управления станком мод. 6Р13ФЗ-37;
/ — кнопка «Пуск программы», 2 — тумблер включения координаты У 3 —
кнопка шагового перемещения узлов, 4 — тумблер включения координаты X,
5 — ручное продольное перемещение стола, 6 — переключатель выбора величины
подачи, 7 — кулачки ограничения хода ползуна, 8 — кнопка «Стоп шпинделя»»
2 — кнопка «Пуск шпинделя». 10 — тумблер установки координат в нулевое
положение, II— тумблер включения насоса охлаждения, 12 — тумблер техноло-
гического останова, 13 — тумблер ручного н автоматического режима работ,
14 — тумблер включения подач, /5 —тумблер включения координат, 16 —
кнопка «Быстрым ход», /7 — кнопка «Консоль вниз», 18 — кнопка «Консоль
вверх», 19 — кнопка «Зажим инструмента», 20— кнопка «Освобождение инстру-
мента», 2/ —кулачки установки в нуль координаты Z, 22 — кулачки установки в
пуль координаты X, 23 — рукоятка зажима консоли на станине, 24 — кулачки
ограничения продольного хода
107
Расположение органов управления станком мод.
6Р13ФЗ-37 показано на .рис. 3.42.
Многоцелевой станок мод. ГФ2171 (рис. 3.43) унифицирован по
основным узлам со станком мод. 6Р13ФЗ-37. Дополнительными
(по сравнению со станком мод. 6Р13ФЗ-37), узлами станка мод.
ГФ2171 являются следующие: инструментальный магазин М и ав-
тооператор А, перемещающийся по направляющим Н и предназна-
ченный для автоматической смены инструмента; гидравлически уп-
равляемая коробка переключения скоростей; гидравлические меха-
низмы крепления инструмента и ориентации шпинделя, необходи-
мой при смене инструмента.
Механизм автоматического переключения час-
тоты вращения шпинделя (рис. 3.44) выполнен в виде самостоя-
тельного узла, смонтированного на левой стенке станины. Блоки
зубчатых колес переключаются поводками 2, закрепленными на
108
валиках 3, перемещающихся во втулках 1, запрессованных в кор-
пусе 4. Перемещение поводков 2 осуществляется гидроцилиндрами
5, штоки 6 которых перемещают (посредством поводков 7) вали-
ки <3.
В коробке скоростей установлен механизм автоматической
ориентации шпинделя (рис. 3.45), представляющий собой
гидроцилиндр 3, который с помощью фланца 5 крепится к станине
Рис. 3.44. Механизм автоматического переключения частоты вращения шпинделя
станка мод. ГФ2171
109
к(
О
S
t=c
X
X
с
3
6. На валу 10 коробки скоростей крепится муфта 9 с двумя глубо-
кими пазами, по одному из которых скользит ролик 8 рычага 7,
закрепленного на штоке 16, а по другому — ролик 12 рычага 14,
закрепленого на фланце 15 гидроцилиндра. Оси 11 и 13 роликов
смещены относительно друг друга на 10°
При отключении шпинделя автоматически дается команда на
его ориентацию. Ролики, приводимые в движение рубашкой 2 гид-
роцилиндра, входят в пазы муфты 9 и поворачивают ее с валом 10
до определенного положения. Если ролик 8, входящий в паз муф-
ты первым, остановится, то ролик 12 (вследствие своего смещения
на 10°) при своем движении довернет муфту с валом до положения,
при котором оба ролика будут двигаться беспрепятственно. Конеч-
ные положения роликов относительно муфты контролируются бес-
контактными выключателями 4 к 1.
На рис. 3.46 показан механизм, в котором зажим инстру-
мента производится пружинами, а разжим — с помощью гидрав-
лических цилиндров. Важной особенностью механизма, повышаю-
щей его надежность, является то, что в нем предусмотрено прину-
дительное выталкивание оправки с режущим инструментом.
В шпиндель 1 станка автооператором вставляется оправка 2 (с
инструментом), на конце которой находится захват 3, входящий в
цангу 4, состоящую из трех лепестков, соединенных друг с другом
пружинным кольцом 5. При зажиме и освобождении цанга 4 совер-
шает прямолинейное перемещение под действием наконечника 6
тяги 7, причем величина этого перемещения рассчитана таким об-
разом, что в конце перемещения наконечник 6 нажимает на захват
оправки 2, сдвигая ее на 0,8 мм, что вполне достаточно для вытал-
кивания оправки из гнезда шпинделя и предотвращения ее закли-
нивания в гнезде.
На верхнем конце тяги 7 закреплена втулка 8, в которой смон-
тирован толкатель 9 и три шарика 10, через которые от тарельча-
тых пружин И передается усилие, зажимающее оправку. Шарики
одновременно являются замком, предотвращающим ослабление
зажима оправки в процессе обработки. Конструкция механизма
обеспечивает разгрузку опор шпинделя от усилий зажима.
После установки оправки в шпиндель станка дается команда
на ее зажим и гидроцилиндр 14 втягивает шомпол с захватами, ко-
торые держат оправку. Дойдя до упора, поршень гидроцилиндра
останавливается и в этот момент срабатывают тарельчатые пружи-
ны, которые создают усилие затяжки инструмента и одновременно
отводят поршень 15, который, сжимая их, возвращается в исходное
положение.
С помощью конечных выключателей 12 и 13 контролируются
зажим и освобождение оправки, а также ее отсутствие в шпинде-
ле. В случае неправильной затяжки инструмента вращение шпин-
деля не включается.
Кинематическая схема автооператора и мага-
зина инструментов приведена на рис. 3.47. Двухзахватная
111
Рис. 3.46. Механизм зажима инструмента станка мод. ГФ2174
Рис. 3.47. Кинематическая схема ав-
тооператора (а) и магазина инстру-
ментов (б)
каретка автооператора перемещается посредством гидромотора
1М и шестерни 6 по криволинейной рейке 7, которая жестко связа-
на с нижней направляющей, закрепленной на плите механизма ав-
томатической смены инструмента. Каретка одним из своих захва-
тов 1 (приводимым в движение гидроцилиндром 3 и зубчато-рееч-
ной передачей 4 и 5) берет инструмент из магазина, а затем, пере-
мещаясь по направляющим качения, доставляет его к шпинделю
станка. Вторым свободным захватом отработавший инструмент за-
бирается из шпинделя, после чего туда ставится новый инструмент;
затем каретка возвращается к
магазину, чтобы поставить в
него отработавший инструмент
и взять следующий.
Привод перемещения захва-
тов автооператора по направ-
ляющим качения осуществ-
ляется специальным кривошип-
но-кулисным механизмом 2.
Привод вращения магазина ин-
струментов (рис. 3.47, б) про-
изводится от гидромотора 2М.
Вращение от гидромотора (че-
рез зубчатые колеса 9, 10 и 11,
12) передается корпусу 8, в
гнездах которого установлены
оправки с инструментом.
Рассмотрим конструкцию и
работу автооператора
(рис. 3.48).
При перемещении (в гидро-
цилиндре корпуса 1) шток-рей-
ки 2 вращается зубчатое коле-
со 3, а вместе с ним и водило 4,
в прорезь которого входит ро-
лик 5, смонтированный на пол-
зуне 6, на конце которого нахо-
дится захват для оправок с ин-
струментом. Ползун 6 может
перемещаться в шарикопод-
шипниках обоймы 7, на которой закреплен ролик 8, перемещаю-
щийся в пазу корпуса 1 автооператора. Паз выполнен под углом
!)()“, поэтому при движении ролика 8 по горизонтальному участку
ползун 6 перемещается горизонтально (для захвата инструмента),
при движении ролика 8 по вертикальному участку ползун пово-
рачивается (для извлечения оправки из шпинделя станка). Авто-
оператор оснащен двумя захватами, причем механизмы их привода
иыполнены аналогично. Крайние положения захвата автооперато-
р; относительно магазина и шпинделя контролируются бесконтакт-
ными конечными выключателями.
113
Рис. 3.18. Автоопсраюр станка мод. ГФ2171
Инстументальный магазин показан на рис. 3.49. Кор-
пус 5 магазина смонтирован на шарикоподшипниках 4, установлен-
ных на оси 5. На этой же оси смонтирована плита 6 с бесконтакт-
ными конечными выключателями 7 и 8, которые при проходе через
них поводков 9 (закрепленных на вращающемся корпусе магази-
на) дают команду на остановку вращения магазина в соответствии
с сигналом, поступившим от УЧПУ Оправка с инструментом сидит
в гнезде магазина и удерживается от выпадания скобой 1, а от
проворота — фиксатором 15. При необходимости извлечения оп-
равки из магазина штифт автооператора входит в прорезь гнезда
магазина, поворачивает гнездо, выводя оправку из-под скобы 1.
Для привода вращения магазина служит гидромотор 14, кото-
рый через зубчатые колеса 2, 12, 11 и 10 приводит во вращение
корпус 5 магазина. Натяг в зубчатых колесах обеспечивается та-
рельчатыми пружинами 13.
Гидропривод станка служит для перемещения каретки авто-
оператора, вращения инструментального магазина, перемещения
захватов, а также для ориентации шпинделя, отжима инструмента
и переключения блоков шестерен в коробке скоростей. Принципи-
альная с х е м а гидропривода приведена на рис. 3.50.
Станция гидропривода представляет собой бак емкостью 63 л,
на котором смонтированы насосная установка, система охлажде-
ния масла, контрольно-регулирующая аппаратура и система фильт-
рации масла.
Масло от станции через фильтр Ф1 поступает к парораспреде-
лителям. При включении электромагнита У7 гидрораспределителя
Р4 происходит быстрое вращение магазина по часовой стрелке;
частота вращения регулируется дросселем ДР2.
Вращение магазина против часовой стрелки осуществляется
при выключенном электромагните У7 гидрораспределителя Р4\
частота вращения регулируется регулятором ДР1 потока.
Быстрое движение каретки автооператора к шпинделю происхо-
дит при включенном электромагните У8 гидрораспределителя Р5,
а замедление этого движения — при включении электромагнита
У10 гидрораспределителя Р6. Скорость перемещения при замедле-
нии движения каретки регулируется дросселем ДРЗ.
Быстрое движение каретки автооператора от шпинделя проис-
ходит при включенном электромагните У9 гидрораспределителя
Р5, а замедление этого движения — при включении электромагни-
та У10 гидрораспределителя Р6.
При включенном электромагните У11 гидрораспределителя Р7
правый захват автооператора перемещается вверх, а при включен-
ном электромагните У12 — вниз.
Гидроцилиндр Ц5 при включенном электромагните У13 гидро-
распределителя Р8 перемещает левый захват автооператора вверх,
а при включенном электромагните У14 — вниз.
При включенном электромагните гидрораспределителя Р9
происходит ориентация шпинделя, а при включенном электромаг-
ните гидрораспределителя РЮ — освобождение инструмента.
115
Управление гидроцплиндрамп Ц1, Ц2, ЦЗ переключения часто-
ты вращения шпинделя осуществляется гидрораспределителями
Pl, Р2 и РЗ соответственно.
Смазывание направляющих консоли, стола, салазок и механиз-
мов подач, расположенных в консоли, осуществляется включением
Цилиндры коробки скоростей.
Рис. 3.50. Схема гидропривода станка мод. ГФ2171
пециальной кнопки. Система смазывания включает в себя резер-
вуар (расположенный в консоли), фильтр, насос и маслораспреде-
литель. Наличие масла в резервуаре проверяют по маслоуказате-
лю, находящемуся с левой стороны консоли.
В станках используются системы ЧПУ мод. 2С42-65.
Контрольные вопросы
1. Каковы особенности фрезерных станков с программным управлением?
2. Какое расположение осей системы координат принято во фрезерных
< ।пиках?
117
3. Что такое нуль станка?
4. Почему повышаются требования к точности и жесткости станков с ЧПУ
по сравнению с универсальными?
5. Какими показателями характеризуется точность УЧПУ управляющих
координатными перемещениями подвижных узлов?
6. Как автоматически крепятся инструменты в шпинделях фрезерных стан-
ков?
7. Какие существуют способы установки и ориентации приспособлений на
столах станков?
8. Как производится наладка режущего инструмента иа размер вне станка?
9. Для чего вводится коррекция на размеры инструмента и на режимы об-
работки и как она осуществляется?
10. Вспомните, что такое «плавающий нуль» и как его установить с по-
мощью УЧПУ.
11. Какие регулировки механизмов выполняются на фрезерных станках с
ЧПУ?
4. СВЕРЛИЛЬНЫЕ И РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ,
ИХ НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
4.1. СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ
Вертикально-сверлильные станки с ЧПУ в отличие от аналогич-
ных станков с ручным управлением оснащены крестовыми стола-
ми, автоматически перемещающими обрабатываемую деталь по ко-
ординатным осям X и У, в результате чего отпадает необходимость
в кондукторах или в предварительной разметке детали.
Радиально-сверлильные станки с ЧПУ имеют подвижную по
оси X колонну, подвижный по оси У рукав с шпиндельной бабкой,
в которой смонтирован сверлильный шпиндель, подвижный по оси
Z. Помимо этого рукав имеет наладочные перемещения в верти-
кальном направлении.
Автоматизированные перемещения рабочих органов сверлиль-
ных станков по осям X и У обеспечивают выполнение кроме опе-
раций, связанных с обработкой отверстий, также фрезерных.
Сверлильные станки оснащают позиционными УЧПУ
Выполняемые на станках операции: сверление (рис. 4.1, а),
рассверливание (рис. 4.1, б), зенкерование (рис. 4.1, в и г), развер-
тывание (рис. 4.1, д), нарезание внутренней резьбы (рис. 4.1, е),
подрезка платиков и бобышек у отверстий (рис. 4.1, ж, з, и), зен-
кование (рис. 4.1, к).
Сверление — черновая обработка отверстия, при которой
обеспечивается точность не выше 12—-14-го квалитетов и шерохо-
ватость поверхности 7?а=12д-25 мкм. Спиральные сверла выпуска-
ются диаметром до 80 мм.
При сверлении больших диаметров (свыше 25 мм), а также
твердых материалов, возникают высокие осевые усилия на сверле
п жесткость станка оказывается недостаточной. Поэтому в этих
случаях прибегают к двукратному сверлению: вводят дополнитель-
ный проход—рассверливание. Диаметр первого сверла выбирают
равным 0,5—0,6 от номинального.
Зенкерование — получистовая обработка предварительно
просверленных отверстий или отверстий, полученных в отливках
|-ли поковках. При зенкеровании обеспечивается точность до 10—•
11-го квалитетов и шероховатость поверхности Ra = 3,2н-6,2 мкм.
Припуски под зенкерование выбираются в пределах 0,4—0,8 мм на
диаметр.
Развертывание — чистовая обработка отверстия, при ко-
торой обеспечивается точность до 7—9-го квалитетов, а /?а = 0,84-
119
1,6 мкм. Припуски под черновое развертывание выбираются в пре-
делах 0,25—0,50 мм, а чистовое — 0,05—0,15 мм на диаметр.
При обработке точных отверстий после сверления необходим
хотя бы один проход отверстия расточным .резцом, т. е. однолезвий-
ным инструментом для выправления положения оси относительно
базы детали, так как многолезвийный инструмент копирует и со-
Рис. 4.1. Операции, выполняемые на сверлильных станках с ЧПУ
Рис. 4.2. Втулки с конусом
Морзе, вставляемые в шпинде-
ли станка
Рис. 4.3. Цанго-
вый сверлильный
патрон
120
Рис. 4.4. Пружинно-кулачковый
патрон для закрепления метчиков
этом возникает несовпадение
храняет погрешность расположения оси, полученную при сверле-
нии.
Режущий инструмент на сверлильных станках с ЧПУ закреп-
ляют непосредственно в коническом отверстии шпинделя или с по-
мощью промежуточных втулок и оправок.
При непосредственном закреплении в шпинделе (рис. 4.2, а)
сверло удерживается силой трения; кроме того, инструмент имеет
лапку, входящую в паз шпинделя и передающую крутящий мо-
мент. При малых размерах инструмента для его крепления в
шпинделе используют переходные
конические втулки (рис. 4.2, б), так-
же оснащенные лапками для пере-
дачи крутящего момента.
Для закрепления инструментов
(сверл, зенкеров, разверток и др.),
имеющих цилиндрический хвосто-
вик, применяют разрезные втулки
(рис. 4.2, в), наружная поверхность
которых — коническая, а внутрен-
няя — цилиндрическая.
Более универсальным приспособ-
лением, обеспечивающим быстрое и
надежное крепление инструмента,
является патрон.
Цанговый сверлильный патрон
(рис. 4.3), предназначенный для
крепления инструмента с цилиндри-
ческим хвостовиком малого диамет*
ра, состоит из корпуса 1 с хвостови-
ком, цанги 2 и гайки 3.
На станках с ЧПУ нарезание
резьбы метчиками происходит с при-
нудительной подачей метчика, при
осевой подачи шпинделя и шага нарезаемой резьбы. Поэтому пат-
рон должен компенсировать это несовпадение.
При нарезании резьб в глухих отверстиях или в деталях из
труднообрабатываемых материалов возникает реальная опасность
перегрузки и поломки инструмента из-за его упора в дно нареза-
емого отверстия, затупления, защемления стружкой и т. д. Поэто-
му для нарезки резьбы метчиком применяют предохранительные
самовыключающиеся патроны, которые настраивают на допусти-
мую величину крутящего момента. Эти патроны автоматически
отключаются, как только момент сил сопротивления превышает
установленный момент.
Пружинно-кулачковый патрон (рис. 4.4), предназначенный для
закрепления метчика при нарезании резьб в глухих отверстиях,
крепят в шпинделе станка хвостовиком 1. В нижней части патрона
расположена втулка 10, в гнезде которой устанавливают и крепят
(впитом 11) метчик. Положение втулки 10 в осевом направлении
121
центрируется тремя шариками 8, входящими в кольцевую канавку.
Вращение хвостовика через шпонку 6 передается полумуфте 7, да-
лее (посредством находящихся в зацеплении кулачков) полумуф-
те 9. Последняя через штифт 12 вращает втулку 10 с закрепленным
в ней метчиком. Гарантированное зацепление кулачков полумуфт
обеспечивается пружиной 5, усилие сжатия которой регулируют
гайкой 2. По окончании регулировки гайку (через прокладку 4)
фиксируют винтом 3.
Вертикально-сверлильный станок мод. 2Р135Ф2-1 с ЧПУ
Конструкция станка. Станок оснащен переключаемой по УП
шестипозиционной револьверной головкой, в пяти позициях кото-
рой устанавливают инструмент для обработки отверстий (сверла,
развертки и др.), а в одной — фрезы.
Техническая характеристика
Наибольший диаметр сверления, мм . . 35
Наибольший диаметр обрабатываемой резьбы,
мм . . . 24
Наибольший диаметр фрезы, мм 100
Наибольшая ширина фрезерования, мм 60
Наибольшая глубина фрезерования, мм 2
Наибольшее перемещение суппорта (с револьвер-
ной головкой), мм 560
Скорость быстрого перемещения суппорта, м/мин 4
Подача суппорта (число ступеней 18), мм/мин 10—500'
Частота вращения шпинделя (число ступеней 12),
об/мин . . 35,5—1600
Размеры (ширинаХдлнна) рабочей поверхности
стола, мм 400X710
Скорость быстрого перемещения стола и сала-
зок, м/мин 7
Скорость перемещения стола и салазок при фре-
зеровании, м/мин 0,22
Наибольшее поперечное перемещение салазок, мм 360
Наибольшее продольное перемещение стола, мм 630
Точность позиционирования стола и салазок, мм 0,05
Повторяемость позиционирования стола и сала-
зок, мм . 0,03
Дискретность задания перемещений, мм 0,01
Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг 300
Мощность электродвигателя главного движения,
кВт . . . 4/4,5
Габарит (длинах ширинах высота) станка (без
приставного оборудования), мм 1860Х2400Х
Х2700
Масса станка (без приставного оборудования),
кг 4700
Станок мод. 2Р135Ф2-1 оснащен позиционным устройством
ЧПУ мод. 2П32-3, которое обеспечивает одновременное или раз-
дельное перемещение стола по координатам X и Y, премещеиие
суппорта с револьверной головкой по координате Z, дает возмож-
ность управлять поворотом револьверной головки, по программе
122
выбирать величину рабочей подачи и частоту вращения шпинделя.
Устройство имеет цифровую индикацию корректора длины инстру-
мента. Система прямоугольная, замкнутая, в качестве датчиков
обратной связи (измерительных преобразователей) используются
вращающиеся трансформаторы БС-155А.
Общий вид станка показан на рис. 4.5. На основании 1
смонтирована колонна 5, по прямоугольным вертикальным направ-
ляющим которой перемещается суппорт 4, несущий револьверную
головку 3. На колонне 5 смонтированы коробка скоростей и редук-
тор подач. Салазки 2 крестового стола перемещаются по горизон-
Рис. 4.5. Вертикально-сверлильный станок мод. 2Р135Ф2-1
тальным направляющим основания 1, а верхняя часть 9 стола —
по направляющим салазок. С правой стороны станка располагает-
ся шкаф 7 с электрооборудованием и УЧПУ 8. Станок имеет под-
весной пульт 6 управления.
Кинематическая схема станка (рис. 4.6) состоит из
следующих независимых кинематических цепей: привода главного
движения (вращение шпинделей револьверной головки); привода
подач крестового стола; привода суппорта с револьверной голов-
кой; поворота револьверной головки; выпрессовки инструмента из
шпинделей.
Цепь главного движения: двухскоростной асинхрон-
ный электродвигатель Ml (^=4/4,5 кВт; «=1470/990 об/мин) —
зубчатая передача 29/41—вал I — вал II (через передачи 24/48 и
36/36 при включенных муфтах и М2 или через передачу 14/36
123
при включенной муфте М3) —вал III (через передачи 14/36 и 48/24
при включенных муфтах Af4 и М$) —• вал V через коническую зуб-
чатую передачу 21/21—на один из шпинделей револьверной го-
ловки через передачи 35/42; 31/49; 49/47; 47/35.
Цепь привода подач крестового стола имеет два
редуктора, один из которых осуществляет движение стола по са-
лазкам (ось X), а второй — движение салазок по станине (ось У).
Рис. 4.6. Кинематическая схема станка мод. 2Р135Ф2-1
124
Кинематическая цепь привода салазок обеспе-
чивает их быстрое, среднее и медленное перемещения. Быстрое пе-
ремещение (со скоростью 7000 мм/мин): электродвигатель М4
(Л =0,6 кВт; «=1380 об/мин)—передачи 16/40; 34/22; 22/52;
52/34— шариковый винт.
Перемещение со средней скоростью (200 мм/мин): электродви-
гатель М4 — передачи 16/64; 25/55; 25/55; 38/42; 22/52; 52/34 —ша-
риковый винт. Медленное перемещение (со скорость 50 мм/мин):
электродвигатель М4 — передачи 16/64; 25/55; 25/55; 16/64; 22/52;
52/34 — шариковый винт. На шариковом ходовом винте смонтиро-
ван датчик обратной связи.
Перемещение стола по салазкам происходит от электродвига-
теля М5 (Af = 0,6 кВт; «=1380 об/мин); кинематическая цепь при-
вода этого перемещения аналогична кинематической цепи привода
перемещения салазок.
Цепь привода суппорта с револьверной голов-
кой: электродвигатель М2 постоянного тока (W=l,3 кВт; п = 504-
2600 об/мин)—-передача 13/86 (или передача 37/37 — червячная
передача 4/25 — ходовой винт, оснащенный тормозной муфтой
(предотвращающей произвольное опускание суппорта при отклю-
чении электродвигателя) и датчиком обратной связи ДЗ.
Цепь привода поворота револьверной головки:
электродвигатель М3 (Af = 0,7/0,9 кВт; « = 14004-2700 об/мин) —
передача 23/57 — червячная передача 1/28—передача 16/58 — кор-
пус револьверной головки.
Вы прессовка инструментов из ш п и н д е л е й: элек-
тродвигатель М3 — передача 18/52 (при включенной муфте) —
червячная передача 1/28 — передача 21/21—эксцентрик, смонти-
рованный в пазу оси поворота револьверной головки и выпрессо-
вывающий инструмент.
Смазывание суппорта револьверной головки
осуществляется принудительно по следующей схеме: электродвига-
тель М3 — передачи 18/52; 52/75 — эксцентрик ЭЗ, приводящий в
действие плунжерный насос.
Смазывание коробки скоростей осуществляется от
шестеренчатого насоса, приводимого в действие электродвигате-
лем коробки скоростей через клиновой ремень. Подаваемое насо-
сом масло поступает в распределительную камеру, где оно распре-
деляется для смазывания всех подвижных частей коробки скоро-
стей и электромагнитных муфт, а затем сливается в резервуар.
Уровень масла контролируют маслоуказателем.
Смазывание редукторов подачи суппорта и
крестового стола осуществляется разбрызгиванием масла
зубчатыми передачами. Уровень масла контролируют визуально с
помощью маслоуказателей.
Смазывание направляющих и винтовых пар кре-
стового стола осуществляют вручную с помощью лубрикатора.
Подшипники шпинделей револьверной головки смазывают пластич-
ным смазочным материалом.
125
Подача охлаждающей жидкости осуществляется
от центробежного насоса. Для охлаждения инструмента в зоне ре-
зания предусмотрен индивидуальный привод, позволяющий на-
правлять струю охлаждающей жидкости в нужное место. Подача
охлаждающей жидкости в автоматическом цикле начинается при
движении суппорта вниз (начало рабочей подачи) и прекращается
с началом возврата суппорта в исходное положение (при этом на
пульте управления должен быть включен соответствующий тум-
блер).
Электрооборудование станка состоит из отдельно
стоящих шкафа релейной автоматики и УЧПУ, а также из элемен-
тов, установленных непосредственно на станке. Электрические сое-
динения между узлами станка и УЧПУ выполнены жгутами в ме-
таллорукавах, оканчивающихся разъемами.
Электрическая схема станка обеспечивает следующие режимы
его работы: наладочный; полуавтоматический с вводом задания от
переключателей УЧПУ; полуавтоматический с вводом задания от
перфоленты; автоматический с вводом задания от перфоленты.
Режим выбирают с помощью переключателей, расположенных
на пультах управления станка и УЧПУ
Наладка станка. Независимо от положения переключателя ре-
жимов работы на пульте УЧПУ наладочный режим включают пе-
реключателем 23, расположенным на пульте управления станка
(рис. 4.7). В наладочном режиме, осуществляемом посредством ор-
ганов управления, расположенных на пульте станка, производят:
поворот револьверной головки в заданную позицию; выпрессовку
инструмента; включение и выключение вращения шпинделя; пере-
мещение стола по осям X и Y в соответствии с выбранной скоро-
стью и направлением; перемещение суппорта револьверной голов-
ки по оси Z в соответствии с заданием.
Установку рабочих органов станка в нулевое
положение производят в автоматическом режиме перед коман-
дой «Ввод программы». При нажатии кнопки 15 суппорт револь-
верной головки быстро поднимается до срабатывания конечного
выключателя по координате Z. Стол движется до срабатывания
конечных выключателей по координатам X и Y, одновременно по-
даются команды в УЧПУ об исходном положении рабочих органов.
Цикл установки закончен.
Поворот револьверной головки. Для выбора пози-
ции револьверной головки переключатель 24 устанавливают в нуж-
ную позицию. Нажатием кнопки 6 начинают цикл поворота ре-
вольверной головки в заданную переключателем 24 позицию. Пр:
нажатии на кнопку 6 и отсутствии задания головка совершает без-
остановочное движение.
Револьверная головка поворачивается только в случае, если
суппорт находится в верхнем исходном положении; выпрессовка
инструмента закончена; шпиндель не вращается.
Включение шпинделя в режиме «Наладка» для всех
операций, (кроме резьбонарезания) производят кнопкой 21, а вы-
126
Рис. 4.7. Пулы управления станком мод. 2Р135Ф2-1:
/ — сигнальная лампа «Станок включен в сеть», 2 — сигнальная лампа «Смена комплекта
инструментов в револьверной головке», 3— сигнальная лампа «Предельное положение
рабочих органов», 4 — тумблер «Выбор работающей оси», 5 — тумблер «Выбор направле-
ния перемещения рабочих органов стайка», 6 — кнопка «Поворот револьверной головки»,
7 — тумблер «Выбор скорости перемещения рабочих органов станка», 8 — сигнальная лам-
ин ^Резьбонарезание». 9 — тумблер «Реэьбоиарезаиие» , 10 — сигнальная лампа «Предва-
рительный стоп в цикле», // — кнопка «Стоп программы», 12— тумблер «Предварительный
стоп в цикле», 13— сигнальная лампа «Установка нуля», 14—кнопка «Аварийный стоп»
/5 кнопка «Установка нуля», 16 — кнопка «Выпрессовка инструмента из шпинделя, 17 —
кнопка «Пуск станка», 18 — сигнальная лампа «Выпрессовка инструмента нз шпинделя»
19 кнопка «Ввод программы», 20 — кнопка «Пуск программы», 21 — кнопка «Вращение
иишиделя», 22 — кнопка «Остановка шпинделя», 23 — переключатель «Выбор режимов ра-
Oihi.i». 24 — переключатель «Выбор позиции револьверной головкн», 25 — сигнальная лам-
ин Фиксация револьверной головки», 26— переключатель «Выбор подачи суппорта ре-
пичьн-'рпой головки», 27 — переключатель «Выбор частоты вращения шпинделя», 28—
г\мб.(<р «Выбор режима работы системы охлаждения», 29 — сигнальная лампа «Конец
программы»
ключение—кнопкой 22 (при резьбонарезании кнопки 21 и 22 не
работают). Частоту вращения шпинделей устанавливают переклю-
чателем 27
Перемещение рабочих органов по осям X, Y, Z.
Выбор работающей оси производят переключателем 4.
Выбор быстрого, среднего или медленного перемещения произ-
водят переключателем 7, а выбор направления перемещения — пе-
реключателем 5.
Для настройки начала программы в плоскости XY
используют оправки-ловители пли центроискатели. В ручном режи-
ме совмещают ось шпинделя с началом программы, набирают на
пульте УЧПУ такие значения смещения нуля по осям X и Y, кото-
рые дают нулевые показания цифровой индикации.
Настройку станка по оси Z производят после установки режу-
щего инструмента в шпинделе револьверной головки. В исходном
положении суппорта проверяют, чтобы револьверная головка при
вращении не задевала приспособление с зажатой в нем заготов-
кой.
4.2. РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ
Расточные станки с ЧПУ, предназначенные для обработки от-
верстий (сверление, зенкерование, развертывание и др.), выполне-
ния фрезерных операций, а также для растачивания высокоточных
отверстий, подразделяются на горизонтально-расточные и коорди-
натно-расточные.
Горизонтально-расточные станки с ЧПУ, имеющие различные
компоновочные решения (неподвижная передняя стойка и кресто-
вый стол; неподвижная передняя стойка, крестовый и поворотный
столы; поперечно-подвижная передняя стойка, выдвижная бабка
и съемный поворотный стол; продольно-подвижная передняя стои-
ка и поперечно-подвижный поворотный- стол и т. д.), отличаются
от традиционных расточных станков отсутствием люнетной стойки
и более мощной станиной. Высокие жесткость и точность таких
станков позволяют обрабатывать на них соосные отверстия в про-
тивоположных стенках корпусных деталей, что значительно сокра-
щает время на смену инструмента. На станках выполняют черно-
вое, получистовое, чистовое и тонкое (алмазное) растачивание.
Координатно-расточные станки с ЧПУ имеют вертикальную
компоновку без поворотного стола (одностоечные и двухстоечные)
и горизонтальную компоновку с поворотным столом.
Одностоечные станки, как правило, имеют один шпиндель
стол, перемещающийся в продольном и поперечном направлениях.
В двухстоечных станках стол имеет продольное перемещение, а
шпиндельная бабка может перемещаться по траверсе в поперечном
направлении.
Точность линейных перемещений на координатно-расточных
станках составляет 2 мкм для станков малых размеров, 3—4 мкм
для средних станков, 6—8 мкм для крупных станков, 1 мкм для
128
особо точных станков. Координатно-расточные станки обеспечива-
ют ие только высокую точность расположения осей обрабатывае-
мых отверстий, но и высокую точность их геометрической формы
(ио круглости и цилнндричности). Координатно-расточный станок
может использоваться как измерительная машина для контроля
деталей, обработанных на других станках, а также для выполнения
разметочных, делительных и других работ.
Для повышения точности обработки координатно-расточные
станки устанавливают в специальном помещении, где поддержи-
ваются стабильная температура (20+0,2°С), общая чистота поме-
щения и особенно чистота воздуха.
Горизонтально-расточные станки с ЧПУ с вертикально-подвиж-
ной шпиндельной бабкой, неподвижной передней стойкой и встро-
енным поворотным столом, имеющем продольное и поперечное пе-
ремещения, предназначены для обработки корпусных деталей в ус-
ловиях мелкосерийного и серийного производств.
Наличие поворотного стола значительно расширяет технологи-
ческие возможности этих станков по сравнению с фрезерными и
сверлильными станками с ЧПУ, так как позволяет обрабатывать
корпусную деталь с четырех сторон без ее переустановки на столе
станка.
Горизонтально-расточный станок мод. 2А622Ф4 с ЧПУ «Размер
2М» обеспечивает последовательное перемещение (с дискретно-
стью 0,01 мм) рабочих органов станка по пяти координатам: X
(поперечное перемещение стола); У (вертикальное перемещение
шпиндельной бабки); Z (продольное перемещение стола); В (по-
порот стола на 90°) и W (перемещение выдвижного шпинделя).
УЧПУ станка реализует следующие функции: автоматическое
перемещение подвижных узлов на заданные координаты; програм-
мирование частоты вращения шпинделя п подач; выполнение авто-
матических циклов обработки (сверление, резьбонарезание и т. п.);
смещение начала отсчета в пределах всего перемещения для каж-
дого подвижного узла; работа в режиме преднабора (полуавтома-
тический режим); корректировка частоты вращения шпинделя и
подачи в процессе обработки; редактирование программы обра-
ботки детали.
Станок мод. 2А622Ф4
Станок мод. 2А622Ф4-1 с ЧПУ мод. 2С42-65 по сравнению с ба-
зовым станком мод. 2А622Ф4 обеспечивает дискретностью переме-
щений 0,001 мм (для шпинделя 0,01 мм), что значительно повыша-
ет точность обработки и позволяет производить контурную обра-
ботку с линейной и круговой интерполяцией.
Техническая характеристика станка мод. 2А622Ф4
Диаметр выдвижного шпинделя, мм ... ПО
Размеры (длинаХширина) рабочей поверхности
стола, мм.................................. 1120X1250
'..’«1
129
Наибольшие перемещения, мм:
шпиндельной бабки (вертикальное)
выдвижного шпинделя (продольное)
стола:
продольное
поперечное
Частота вращения шпинделя, об/мин
Наибольший диаметр растачиваемого отверстия,
мм
Подача, мм/мин
Скорости быстрых перемещений, мм/мин
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг
Мощность главного привода, кВт .
Габарит (длинахширинахвысота) станка, мм
Масса станка (без выносного оборудования), кг
1000
710
юоо
1250
1600
300
1—2500
8000
4000
20
5750X4050X
Х4080
16600
Общий вид станка мод. 2А622Ф4 приведен на рис. 4.8.
Па чугунной станине 1, имеющей коробчатую форму и внутренние
ребра жесткости, смонтирована передняя стойка 4. По вертикаль-
ным направляющим стойки перемещается уравновешенная шпин-
дельная бабка 5, в которой расположен механизм главного движе-
ния, механизм перемещения выдвижного шпинделя 3 и другие
механизмы. По горизонтальным направляющим станины перемеща-
ется (в двух направлениях) поворотный стол 2. Зазоры в направ-
ляющих станка и шпиндельной бабке автоматически устраняются
специальными пружинными устройствами. Антифрикционные на-
кладки, предусмотренные в направляющих, улучшают плавность
перемещения, уменьшают износ направляющих и предохраняют их
от задиров. В нижней части станины расположен привод 6 подачи
станка.
Станок мод. 2А622Ф4-1 имеет три пульта управления?
пульт УЧПУ (рис. 4.9); основной пульт управления станка (рис.
4.10) и пульт управления зажимом инструмента (рис. 4.11).
При наладке горизонтально-расточных станков необходимо
иметь в виду следующее: для работы от заданных баз на станке
предусмотрена установка с помощью микропереключателей узлов
(шпиндельной бабки и стола в поперечном и продольном направле-
ниях) в нулевые положения, при которых ось шпинделя совмеще-
на с рабочей поверхностью стола (координата У); ось поворота
стола смещена в сторону рабочего на 625 мм от вертикальной пло-
скости, проходящей через ось шпинделя (координата X); ось пово-
рота стола смещена из торца полого шпинделя на 1630 мм в сторо-
ну от шпиндельной бабки (координата Z).
Для установки узлов в нулевые положения устанавливают на
боковой стенке электрического шкафа переключатель в положение
выхода на нуль и нажимают кнопку соответствующей координаты
(при этом узел автоматически устанавливается в нулевое положе-
ние); нажимают на пульте УЧПУ кнопку сброса цифровой индика-
ции (при этом на табло индицируются нули).
УЧПУ станка позволяет производить установку координат дву-
мя методами: координатным (отсчет всех координат производится
130
Рис. 4.8. Горизонтально-расточный станок мод. 2А622Ф4
Петь кассеты
откл.
О
8кл
ло
8кл
Коррекция размера инструмента
// инстр. по радиусу
б
о
о
о
о
2 о
б
о
о
о
о
о
откл.
3 о
б
о
о
о
о
о
+ *10*1 >0,1x0,11
о
Vинстр. по длине
>10>1
1 о
Сеть
XL
о О
I ж лг
о о О
// W ХОТ
а а о
ш
□
а и пуск
□ а
к к стоп
□ о а
X 100 х 10 *1
V о о
о
о
*10*1 + *lO*UO,1*Opi
/ОО Ф о о о о +
Zoo б о о о о +
Joo б о о о о +
4 о о б о о о о +
Со о в о о о о
Зеркально
откл X Y
Индикация
робота контроль
Режим контроля
вход AY выход AY.
раоота [ । установки
2 5 4 5
У о
б
о
о
о
о
о
о
о
Z
о
к/ о
5 о
Смещение
нуля
хЮОО’ЧОО’ЧОФО, 1*0,0!
X
т -4-
о о о о о Jo о 6 о о о о 1100(1 0000
+
О О 0 О 0 7о о д о о о с 12о о^оооо
+
О О 0 о о 5о о 6 о о о о ISO од о о о о
+
0 О 0 О 0 до од оо оо 74о о д о о о о
+ +
0 о о о о /Оо о 6 о о о о 15о оЛоооо
4 о
о
б
о
о
о
Рис. 4.9. Пульт УЧПУ мод. «Размер 2М»:
1 — преднабор, 11 — полуавтомат, 111 — автомат, IV — перемотка непрерывная
V — перемотка покадровая, VI — считыватель «Вперед» , VII — считыватель «На-
зад», VIII — считыватель «Стоп», IX — останов, X —МО!, XI — «Программа
разрешена», Х11 — «Программа включена», XIII — «Программа отработана»
XIV — экран
от заданной базы или от первого обработанного отверстия) и цель-
ным (отсчет производится от координаты предыдущего обработан-
ного отверстия).
При работе по цепному методу достигается более высокая точ-
ность расстояний между осями рядом расположенных отверстий.
При обработке точных отверстий на горизонтально-расточных
станках с ЧПУ предъявляются высокие требования к соосности от-
верстий, лежащих на одной оси, но находящихся в разных стенках
детали, к параллельности оси отверстий базовым плоскостям, а
также к перпендикулярности отверстий между собой. Поскольку
обработка таких отверстий производится с поворотом стола, точ-
ность обработки во многом зависит от следующих факторов: точ-
ность поворота стола; неперпеидикулярность оси поворота стола к
направлению движения подачи в плоскости KZ; непрямолиней-
132
1 7 2'2 3 « 5 6 7 S 9 Ю 1) 12 13 14 15
Рис. 4.IO. Основной пульт управления станка мод.
2А622Ф4:
/ и /' — переключатели перемещения, 2— сигнальная лампа, 2'—
кнопка продольного перемещения стола, 3 — кнопка перемещения
шпинделя, 4 — кнопка поперечного перемещения стола, 5 — кноп-
ка перемещения шпиндельной бабкн, 6 — кнопка поворота стола,
7— вариатор выбора подач, 8 — сигнальная лампа поворота стола,
9 —вариатор выбора частоты вращения шпинделя, 10— переклю-
чатель поддиапазонов частот вращения шпинделя, // — сигналь-
ная лампа переключения поддиапазонов, 12— кнопка отключе-
ния насоса гидросистемы, 13 — кнопка включения насоса гидро-
системы, 14—сигнальная лампа системы смазывания, 15 — тумб-
лер включения смазывания направляющих, 16 — переключатель
режимов управления, /7- кнопка «Пуск программы», 18 — сиг-
нальная лампа, 19— кнопка «Стоп программы», 20— сигнальная
лампа, 21 — кнопка включения подачи «Вперед», 22 — кнопка
«Стоп подачи», 23 — кнопка включения подачи «Назад», 24 —
сигнальная лампа, 25 — кнопка включения вращения шпинделя,
26 — кнопка установочного поворота шпинделя, 27 — кнопка ре-
верса вращения шпинделя, 28—кнопка выключения вращения
шпинделя, 29 — тумблер включения местного освещения
Рис. 4.11. Пульт управ-
ления зажимом инстру-
мента:
/ — кнопка зажима инстру-
мента в полом шпинделе,
2, 4, 5, 7 —сигнальные лам.
пы, 3 — кнопка зажима ин-
струмента в выдвижном
шпинделе, 6 — кнопка осво-
бождения инструмента в
выдвижном шпинделе, 8 —
кнопка освобождения ин-
струмента в полом шпин-
деле
ность перемещения резца в вертикальной плоскости; гесовпадение
расчетной координаты с осью поворота стола.
Чтобы устранить негативное влияние этих факторов, необходи-
мо: следить за правильностью регулировки и исправностью уст-
ройств зажима поворотного стола; растачивание точных отверстий
в разных стенках производить перемещением стола или стойки при
постоянном вылете выдвижного шпинделя; производить поворот
стола на постоянной координате X, т. е. не позиционировать стол
перед его поворотом.
Станок 2Е450АМФ4
Одностоечный координатно-расточный станок мод. 2Е450АМФ4
(рис. 4.12) с ЧПУ мод. 2С42-61 и автоматической сменой инстру-
мента предназначен для обработки отверстий с точньш расположе-
нием осей и чистового контурного фрезерования.
Помимо сверления, рассверливания, зенкерования, развертыва-
ния, растачивания отверстий, нарезания резьб (Мб—М16) метчи-
Рис. 4.12. Координатно-расточный станок мод. 2Е45ОАМФ4
ками и резьбофрезерования на станке можно выполнять фрезеро-
вание плоских поверхностей торцовыми и концевыми фрезами, а
также фрезерование контуров, образованных прямыми и дугами
окружностей.
Области применения станка — единичное, мелкосерийное и се-
рийное производство.
Техническая характеристика станка
Размеры (ширина Xдлина) рабочей поверхности
стола, мм ... 630X1120
Наибольшие перемещения стола, мм:
продольное LOiOfOi
поперечное................................ 630
134
Наибольший ход гильзы шпинделя, мм . . 260
I •асстояпие от торца шпинделя до рабочей по-
исрхиости стола, мм:
наибольшее 750
наименьшее . 200:
Частота вращения (регулирование бесступенча-
тое) шпинделя, об/мпн . . 10—2000
’.кнрость перемещения шпиндельной коробки,
мм/мип 6000
Подача стола, салазок, шпиделя, мм/мин I—6000
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг 600
Наибольший диаметр растачивания, мм 250
Наибольший диаметр сверления, мм 30
Число инструмента в магазине 30
Дискретность позиционирования по координат-
ным осям X, Y и Z, мм 0,001,
Число одновременно управляемых координат 3
Габарит (длинаХширниаХвысота) станка, мм ЗбООхЗОООХ
Х3500
Масса станка (без электрошкафов и принадлеж-
ностей), кг 8250
Основанием станка служит литая станина 1 (см. рис.
4.12), по направляющим которой перемещаются в поперечном на-
правлении (координата У) салазки 2. Средняя направляющая —
V-образная, две крайние — плоские. На направляющие уложены
ролики, заключенные в сепараторы. Чтобы сохранить точность на-
правляющих в течение длительного периода, они закрываются ко-
жухами и заливаются маслом. Задняя часть станины служит опор-
ной плоскостью стойки. На станине смонтированы винт 12 переме-
щения салазок, головка индуктосина следящей системы салазок, а
внутри станины — механизм зажима салазок.
Станину устанавливают на фундаменте на трех опорах, одна
з которых неподвижная, а два — регулируемые.
Салазки в верхней части имеют направляющие (их конструк-
ция аналогична описанной), по которым перемещается стол 3 в
направлении, перпендикулярном направлению перемещения сала-
ки, (координата X). Благодаря тому, что перемещение стола и са-
лазок совершается по направляющим качения, оно происходит
плавно, легко и без рывков. На столе смонтированы датчик индук-
тивный линейных перемещений стола, грубая масштабная линейка
продольного хода, защитные кожухи, защита направляющих. На
передней стенке салазок смонтирован пульт станка; справа (на
кронштейне)—двигатель подачи стола; справа (внизу)—датчик
индуктивный линейных перемещений салазок. Внутри салазок ус-
тановлены винт перемещения стола 15 и механизм зажима стола.
Приводы перемещения рабочих органов станка
иыполнены аналогично для всех осей координат и включают в себя
высокомоментный двигатель, муфту и шариковую винтовую пару.
Перемещение стола, салазок и шпиндельной коробки (при наладке
счалка или в процессе работы на нем вручную) осуществляют на-
жатием кнопки, расположенной на пульте управления станка.
135
Выбор скорости перемещения стола, салазок, шпиндельной ко-
робки и гильзы при настройке станка производится регулято-
ром, встроенным в пульт управления станком, или набирается на
клавиатуре и отрабатывается с помощью УЧПУ
На стойке 8, установленной на станине, смонтированы блок на-
правляющих 4, шпиндельная коробка 6, коробка 7 скоростей, при-
вод 5 перемещения гильзы и шпиндельной коробки, привод 13
главного движения. Электродвигатель 9 привода шпинделя уста-
новлен на промежуточной пли-
Рис. 4.13. Органы управления стан-
ком, расположенные на боковой стен-
ке электрошкафа:
/ — переключатель «Люминесцентное осве-
щение электрошкафа», 2 — лампа «Ста-
нок под напряжением», 3 —лампа сигна-
лизации аварийного заземления, 4~
лампа «Контроль давления в ппевмосе-
тн», 5 — запирающее устройство вводного
автомата, 6 — вводный выключатель, 7 —
лампа «Станок к работе подготовлен»,
8 — кнопка «Подготовка станка к рабо-
те»
цией шпинделя, осуществляемой
новленным на коробке скоростей.
те, что дает возможность регу-
лировать натяжение клиновид-
ных :ремней; двигатель отба-
лансирован и укреплен на пли-
те на резиновых прокладках.
Внутри стойки размещен груз,
уравновешивающий массу
шпиндельной коробки.
Шпиндельная короб-
ка 6 перемещается по двум
V-образным направляющим
стойки (координата Z) и несет
в себе шпиндель 14, смонтиро-
ванный в гильзе. Механизм ав-
томатической смены инстру-
мента состоит из двух инстру-
ментальных магазинов 10 и ав-
тооператоров 11. Инструмен-
тальный магазин представляет
собой диск с ячейками для
установки (в строго ориенти-
рованном положении) инстру-
мента.
Автооператор пред-
ставляет собой рычаг, имею-
щий возможность совершать
возвратно-вращательные дви7
жения вокруг вертикальной оси
и предназначенный для захва-
та инструмента из магазина,
подачи его от шпинделя и уста-
новки на прежнее место в ма-
газине.
Инструмент устанавливает-
ся в магазины и берется из них
с постоянной угловой ориента-
специальным механизмом, уста-
Для контроля величины переме-
щения гильзы, стола или салазок используются преобразователь
индуктивный линейных перемещений (индуктосин) и УЧПУ.
136
На рис. 4.13 показаны органы управления станком, рас-
положенные на боковой стенке электрошкафа; на рис. 4.14 — пульт
управления, расположенный на стойке станка; на рис. 4.15 — пульт
УЧПУ; на рис. 4.16 — клавиатура УЧПУ
Подготовка станка мод. 2Е450АМФ4 к работе и его наладка.
При подготовке станка к работе выполняют следующие операции.
I. Включают вводный автомат 6 (рис. 4.13) на электрошкафу
станка;
Рис. 4.14. Пульт управления, расположенный на стойке станка:
/—кнопка «Реверс шпинделя», 2 — переключатель «Выбор частоты вращения
шпинделя», 3 — переключатель «Выбор перемещения узла», 4 — переключатель
«Выбор скорости подачи перемещаемого узла», 5 — кнопка «Ручная смена пи-
ci румсита», б, 7, 8 — тумблеры «Выключение следящего режима» по осям X,
У, Z, 9 — сигнальная лампа «Необходимо вмешательство оператора в автомати-
ческий цикл», 10 — сигнальная лампа «Наличие давления в пневмоссти», 11 —
кнопка «Проворот правого инструментального магазина», 12 — кнопка «Выезд
п о», 13— кнопка «Общий стоп», 14 — кнопка «Перемещение захватника вправо»,
/5 кнопка «Проворот левого инструментального магазина», 16 — кнопиа «Пе-
ремещение захватника влево», 17 — кнопка «Толчковое перемещение с блокиров-
кой конечных выключателей при выезде из крайних положений», 18 — переклю-
чатель выбора дискреты перемещения, 19 — кнопка «Пуск перемещения X —
iHipiiHo, У —назад. Z — вниз», 20— кнопка «Стоп автоматического цикла», 21 —
кноп а «Пуск перемещения X — влево, У — вперед, Z — вверх», 22 — кнопка
«Нус автоматического цикла», 23 — кнопка «Пуск вращения шпинделя», 24 —
иной «Стоя вращения шпинделя», 25 — тумблер «Отключение магнита упора
захватника», 26 — кнопка «Выезд из нулевого положения»
137
II. Включают УЧПУ кнопкой 5 (рис. 4.15) на пульте УЧПУ;
спустя 3—5 мин на УЧПУ высвечивается блок отображения сим-
вольной информации (БОСИ) с индикацией текущей координаты,
Рис. 4.1.5. Пульт УЧПУ мод. 2С42-61:
/—экран отображения символьной инфор-
мации, 2 — кнопка сброса информации, 3 —
переключатель коррекции подач, 4 — пере-
ключатель коррекции частоты вращения
шпинделя, 5 — кнопка «Включение уст-
ройства», 6 — кнопка «Отключение уст-
ройства» , 7 — кнопка «Аварийный стоп» ,
8 — тумблер включения считывающего уст-
ройства, 9 — клавиши перемотки перфо-
ленты, 10—считывающее устройство, 11 —
клавиша, 12 — пульт управления устрой-
ством (клавиатура)
осям X, Y и Z, появляется сигнал готовности станка к работе и стол
рассогласования и плавающих ну-
лей, а также высвечиваются все
светодиоды режимов работы;
III. Нажимают на клавишу 5
(рис. 4.16) выбора ручного режи-
ма работы;
IV. В случае, если УЧПУ го-
тово к работе, в правом верхнем
углу БОСИ не должна высвечи-
ваться ошибка (памяти плаваю-
щих нулей, размеров инструмента
и т. д.);
V. Используя переключатель
3 выбора перемещаемого узла и
установив подачу 400 мм/мин пе-
реключателем 4, необходимо убе-
диться в том, что стол (ось X),
салазки (ось У), гильза (ось Z)
и шпиндельная коробка (ось IV)
перемещаются вперед и назад,
для чего нажать кнопку 21 или 19
(рис. 4.14) соответственно;
VI. Производят выезд в нуль
по осям X, Y и Z следующим об-
разом.
1. Выбирают координату X
переключателем 3 (рис. 4.14).
2. Нажимают кнопку 12
(рис. 4.14) выезда в нуль. При
этом стол при скорости 6 м/мин
начинает перемещаться назад
(вправо) к нулю. Происходит
остановка стола с одновременным
снятием сигнала готовности стан-
ка к работе.
3. Нажимают кнопку 17
(рис. 4.14) и держат ее нажатой.
При этом блокируются конечные
(аварийные) выключатели по
автоматически перемещается в нуль.
4. Нажимают второй рукой кнопку 26, переключатель 4 может
быть в любом положении (рис. 4.14). При этом стол начинает пе-
ремещаться вперед (влево). Стол перемещают в любое положе-
ние (по желанию наладчика), но не менее чем на 3—4 мм, после
чего отпускают кнопку 17 блокировки аварийных конечных вы-
138
Рис. 4.16. Пульт-управления УЧПУ (клавиатура):
/ — клавиши набора информации, 2 -клавиша «Автоматический цикл». 3 — клавиша «Поиск кадра», 4 — клавиша
«Ввод», 5 —клавиша «Ручное управление», 6 — клавиша тестов, 7 — клавиша редактирования. 8 — клавиша «Полуавтомат
тнчсский цикл», 9 — клавиша резервная, 10 — клавиша «Пуск», // — клавиша «Стоп», /2 — индексация режимов рабо-
ты УЧПУ, 13 — индикатор включения нижнего регистра
ключателей. При нажатой кнопке 17 запрещается нажимать кноп-
ку 19, так как стол при этом выйдет па механический упор.
5. Производят аналогичные операции для координат Y и Z. При
выезде в нуль восстанавливается информация о положении по-
движных органов станка, в результате чего УЧПУ будет индика-
тпровать текущую координату относительно плавающего нуля по
всем осям. Станок готов к работе в любом режиме.
Для наладки станка па режим автоматической
отработки УП производят следующие операции.
I. Устанавливают переключатели 3 и 18 (рис. 4.14) в нуль.
II. Заправляют перфоленту в фотосчитывающее устройство.
III. Выбирают режим ввода в УЧПУ информации с перфоленты
следующим образом. Нажимают кнопки 4, V п Р (рис. 4.16). При
этом должен засветиться светодиод над кнопкой 4. На БОСИ
должны светиться символы «Ввод», VP; если этого не происходит,
нажимают последовательно клавиши «Спец», а затем VP, после че-
го засветятся требуемые символы.
IV Нажимают клавишу 10 «Пуск» (рис. 4.16), в результате че-
го происходит считывание перфоленты и запись УП в память
УЧПУ Считывание ленты идет до сигнала М2 или МЗО. При этом
в правом верхнем углу экрана высветится символ «?Л4». Если счи-
тана не вся перфолента и этот процесс необходимо продолжить,
нажимают на клавишу 10 «Пуск». По окончании считывания всей
перфоленты нажимают кнопку «Спец» на клавиатуре УЧПУ и пе-
реходят в другой режим работы, нажав соответствующую кнопку
на пульте УЧПУ
V Устанавливают на станке деталь и закрепляют ее согласно
чертежу.
VI. В режиме ручного управления определяют базовую точку в
плоскости XY.
VII. Вводят значение плавающего нуля по осям X и Y следую-
щим образом.
1. Выбирают режим ввода информации нажатием клавиши 4
(рис. 4.16).
2. Выбирают режим ввода плавающих нулей нажатием клави-
ши «V» и «Ф». На экране должны засветиться «Ввод УФ» и циф-
ровая информация координат X, Y и Z.
3. Вводят значение плавающего нуля X, Y и Z, соответствующее
нулю. Для этого набирают клавишами адрес (V) и нуль (Ф) и за-
тем «27С»; при этом в правом столбце экрана по оси X засветится
0Х +0000000. Эту операцию повторяют для осей Y и Z. При инди-
кации цифры «0» на экране светится символ Ф, буквы О—О.
4. В левом столбце экрана при этом индикатируется текущая
координата по осям X, Y и Z относительно абсолютного нуля. Вво-
дят значение текущей координаты в плавающий нуль по оси X, а
затем по оси Y
5. Загружают в магазины все инструменты согласно инстру-
ментально-технологической карте. Загрузку производят при руч-
ном управлении магазином и автооператором.
140
V! I Г. В соответствии с технологической картой, в которой ука-
>тся расчетная и фактическая длина инструмента и радиус
( |.иаметр) всех фрез, рассчитывают коррекции на длину инстру-
мента п, если требуется, на радиус фрезы.
IX. Вводят корректно па размер для всех инструментов (при
ним коррекция на радиус равна нулю для всех инструментов,
кроме фрез) следующим образом.
1 Выбирают режим ввода информации в УЧПУ, а затем под-
н жим ввода технологической информации, нажав клавиши
.пец», «У» и «Г».
2. Выбирают номер инструмента (например, для инструмента
.№ '1'1 нажимают клавиши «Г», «/» и «ПС», в результате чего
п; экране высвечивается «Т1».
3. Вводят коррекцию на радиус (например, R + 12, 375 мм) и
длину (например, L—27,342 мм). Для этого нажимают клавиши
<1\» «/», «2», «3», «7», «5» и «ДС»; затем клавиши «Ь»,
« -», «2», «7», «3», 4», «2» и «ПС». После нажатия клавиши
«//С» на экране высвечиваются введенные значения коррек-
ций.
4. При ошибке введения коррекции на размер инструмента,
последнюю можно перезаписать. Аналогично вводят коррекции
и; размер остальных инструментов. После окончания этой опе-
рации рекомендуется подготовиться к новой записи первого ин-
струмента, т. е. нажать клавиши «Т», «4», «ПС» и затем «Спец»
для перехода в любой следующий режим.
X. Выставляют плавающий нуль по оси Z следующим обра-
зом,
J. Устанавливают (вручную) в шпиндель инструмент, имею-
щий наибольшую расчетную длину (например, 200 мм).
2. Вручную подводят этот инструмент к базовой плоскости об-
рабатываемой детали (Z=0). Записывают текущую координацию
по оси Z (например, —321,442 мм).
3. Сравнивают фактическую длину любого другого инструмен-
та с расчетной и определяют коррекцию. Например, если факти-
ческая длина инструмента 191,825 мм, коррекция на его длину
составит 191,825—200,000 = —8,175 мм.
4. Поднимают гильзу шпинделя на 8,175 мм, имитируя расчет-
ный размер инструмента, коснувшегося базовой плоскости детали.
Текущая координата при этом будет: —321,442+8,175=
—313,267 мм.
5. Вводят (по оси Z) значение плавающего нуля —313,267.
Для этого устанавливают режим «Ввод», нажимают клавиши
«('пец», «V» и «Ф», а затем клавиши «2», «—», «3», «1», «3»,
«2», «6», «7» и «ПС».
6. Устанавливают инструмент, по которому выставлялся пла-
;пощий нуль по оси Z, в магазин.
XI. Находят кадр начала работы (поиск кадра). Выбирают
режим автоматической отработки УП. Нажимают кнопку 22
Пуск автоматического цикла» (рис. 4.14) на пульте управления
141
станка. По этому сигналу начинается автоматическая обработка
детали.
XII. Наладчик станка может в любое время прервать автома-
тическую обработку детали, нажав на кнопку 20 «Стоп цикла»
(рис. 4.14) или на клавишу 11 «Стоп» (рис. 4.16) на пульте
УЧПУ При это?,! прекращается движение всех механизмов подачи
и шпинделя.
XIII. После прекращения автоматического цикла наладчик мо-
жет выполнить любые перемещения механизмов подачи или .вра-
щения шпинделя на любой частоте. До перехода в режим авто-
матической работы устанавливают частоту вращения шпинделя в
соответствии с УП и на короткое время включают шпиндель. Если
частота вращения шпинделя не соответствует заданной на пульте
УЧПУ, индикатируется ошибка «?71» и работа по УП преры-
вается.
XIV Для возобновления обработки нажимают кнопку «Пуск
цикла» на пульте управления станка. По этому сигналу все ме-
ханизмы станка на запрограммированной скорости подачи придут
в исходное положение, т. е. в положение момента остановки.
XV Наладчик должен знать, что движение механизмов подачи
начинается после автоматического включения шпинделя, если оно
запрограммировано в данном кадре или если цикл обработки
продолжается после его прерывания.
XVI. Рекомендуется при автоматической работе установить
режим индикации Д1 (индикация технологии).
Режим покадровой отработки УП выбирают с помощью кла-
виши 8 (см. рис. 4.16); при этом над клавишей загорается свето-
диод. Этот режим рекомендуется использовать только при проб-
ной обработке детали, чтобы убедиться в том, что нет ошибок,
связанных с подготовкой УП, креплением детали, вводом коррек-
ции на размер инструмента и т. п.
Покадровая отработка отличается от автоматической тем, что
после отработки каждого кадра УП происходит остановка движе-
ния всех механизмов станка, включая шпиндель. На экране УЧПУ
в правом верхнем углу высвечивается слово «КАДР». Для отра-
ботки следующего кадра нажимают кнопку 22 «Пуск цикла»
(см. рис. 4.14) на пульте управления станка. По этому сигналу
сначала включается шпиндель (если в УП предусмотрено его
вращение), а затем — движение механизмов подачи.
Наладчик должен помнить, что после нажатия кнопки «Пуск
цикла» отрабатывается только один кадр. Нажатие кнопки «Пуск
цикла» до появления сигнала «КАДР» не воздействует на УЧПУ
Если в данном кадре записана подпрограмма (цикл), то она
отрабатывается без дополнительного нажатия кнопки «Пуск цик-
ла». Постоянные циклы, заложенные в память УЧПУ, приведены
в табл. 4.1.
Рассмотрим некоторые особенности работы станка, которые
должны учитываться при управлении им.
1. После включения станка производят кратковременное вклю-
М2
Таблица 4.1
пдпрограмма Движение и цикл Функция цикла
9 1 । R2 Сверление
1 | пауза 1 R2 > Сверление, зенкеровапнс с выхаживанием
/,нз 9 А ? A. S * i 1 т да t А Ш ' ..RZ О Глубокое сверление с уда- лением стружки из отверстия
/.84 9 j?/ i шт Ar? 6 sdejfR Нарезание резьбы метчиком
/.85 1 1 '4 A R2 Растачивание, развертыва- ние
/.86 *>/f J Qcmcucl шкзиНепя Растачивание
/.87 4 a 4 ° I Qcni ной uiwh Растачивание, развертывание
/.88 <? s & Uetpo RS I'c/mmS шпинделя Растачивание, развертывание
/.89 n r - 9 liajaul.j j. 4 R2 d Растачивание, зенкероваиие
143
чение шпинделя на любой частоте вращения, чтобы убедиться в
том, что шестерни шпиндельной коробки скоростей находятся в
зацеплении.
2. Коррекция режимов резания, вводимая с пульта УЧПУ,
осуществляется только при работе по УП при наличии в ней
соответствующих (/-функций.
3. Рекомендуется устанавливать переключатели коррекции ре-
жимов резания в положение 100% и менять эти положения
(т. е. вводить коррекцию режимов резания) только при отработке
УП.
4. При включении УЧПУ в работу оператор должен убедиться
в том, что на экране не появляется сигнал ошибки («ЗНАК?»
и номер ошибки). В частности, может появиться сигнал ошибки
плавающих нулей, коррекции размеров инструмента и т. п.
5. В связи с тем, что ввод коррекции размеров инструмента
происходит только после его смены, возобновление работы после
отключения УЧПУ или индикатируемого сбоя должно произво-
диться только с кадра, где записана смена инструмента. Поэтому
рекомендуется при необходимости (например, по окончании сме-
ны) отключить УЧПУ, предварительно обработать деталь до конца
или до последнего кадра, где производится обработка данным
инструментом. Это позволит па следующий день начать работу
со смены инструмента, что обеспечивает нормальное функциони-
рование станка.
6. Начинать работу станка на следующий день следует в ре-
жиме «ПОИСК КАДРА», осуществляя при этом поиск начала УП
или кадра.
7. При появлении сигнала сбоя во время обработки детали
движения всех рабочих органов станка прерываются. Для возоб-
новления работы необходимо устранить причину сбоя.
Контрольные вопросы
I. Какие работы выполняются на сверлильных и расточных станках с ЧПУ?
2. Как закрепляется инструмент на сверлильных станках с ЧПУ?
3. Назовите порядок операций при наладке станка 2Р135Ф2.
4. Вспомните, какими методами производится установка координат на ра-
сточных станках.
5. Назовите факторы, от которых зависит точность обработки на коорди-
натно-расточных станках с ЧПУ.
5. МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ
5.1. ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ
Станки, оснащенные ЧПУ и устройством автоматической смены
инструмента, предназначенные для выполнения большого числа
различных технологических операций без переустановки обраба-
тываемых деталей, называют многоцелевыми (МС).
По назначению МС делятся на две группы: для обработки кор-
пусных и плоских деталей и для обработки деталей типа тел
вращения.
Характерными особенностями МС являются: высокая концен-
трация производимых на них технологических операций (черно-
вая, получистовая и чистовая обработка сложных деталей, в том
числе точение, растачивание, фрезерование, сверление, зенкеро-
ваиие, развертывание, нарезание резьб и др.); оснащенность боль-
шим числом режущих инструментов; высокая точность (6—7-й
кналптеты) выполнения чистовых операций; оснащенность (в боль-
шинстве случаев) устройствами для автоматической смены заго-
товок, предварительно закрепленных на приспособлениях-спутни-
ках (ПС).
МС оснащаются контурными УЧПУ, имеют бесступенчатое
регулирование (в широком диапазоне) частоты вращения шпин-
деля и подач и высокие скорости быстрых перемещений, отли-
чаются высокой жесткостью, точностью и надежностью.
МС используют для обработки сложных деталей или комп лек-
а деталей, так, при этом один МС заменяет два станка с ЧПУ
ли 8—-10 станков с ручным управлением.
МС для обработки корпусных и плоских деталей по компоновке-
делятся на горизонтальные, вертикальные и продольно-обрабаты-
вающие (рис. 5.1).
Горизонтальный МС мод. ИР500МФ4 (рис. 5.1, а), предназ-
наченный для обработки корпусных деталей, имеет шпиндельную
оабку (ШБ) с установленным в ней шпинделем (Ш), переме-
щающуюся по вертикальным направляющим подвижной стойки
• <. п поворотный стол 1. На верхнем торце стойки смонтирован
м; знн (М) инструментов, а у правого торца станины размеще-
II; поворотная платформа 4, на которой установлены два стола-
<путника с обрабатываемыми деталями. На переднем торце стойки
(монтирован автооператор (Д), осуществляющий смену инстру-
мента.
Вертикальный МС мод. 2254ВНФ4 (рис. 5.1, б), предназначен-
in.n"i для обработки плоских деталей, имеет шпиндельную бабку
145
.a.)
Рис. 5.1. Многоцелевые станки для обработки корпусных и плоских деталей:
/j _ горизонтальный мод. ИР500МФ4, б — вертикальный мод. 2254ВМФ4, в — продольно-
обрабатывающий мод. 6М610МФ4
(HIБ), перемещающуюся по вертикальным направляющим стойки.
Магазин (Л1) инструментов неподвижно закреплен на стойке; ин-
струмент устанавливается в шпиндель (III) автооператором (Д)
в верхнем положении шпиндельной бабки. Обрабатываемую де-
таль устанавливают на стол 1, перемещающийся по координатам
X и Y
Продольно-обрабатывающий МС мод. 6М610МФ4 (рис. 5,1, в),
предназначенный для обработки длинномерных и крупногабарит-
ных деталей, имеет подвижный стол и неподвижный портал, не-
сущий поперечину 1, на которой смонтирована шпиндельная бабка
(ШБ) с горизонтальным Ш и вертикальным шпинделями. Шпин-
дельная бабка закреплена на ползуне 3, совершающем вертикаль-
ное перемещение. Станок оснащен магазином (М) инструментов
н автооператором (Л), осуществляющим смену инструмента. Для
загрузки крупногабаритных деталей служит приспособление 2.
5.2. ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ НА МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКАХ
Обработка деталей на МС по сравнению с их обработкой на
фрезерных, сверлильных и расточных станках имеет ряд особен-
ностей.
Установка и крепление детали должны обеспечивать свобод-
ный доступ инструментов к обрабатываемым поверхностям, так
147
как только в этом случае возможна многосторонняя обработка
без переустановки детали.
Нередко между черновыми и чистовыми переходами необхо-
димо проведение промежуточных операций (естественного или
искусственного старения, снятия внутренних напряжений и устра-
нения деформаций заготовок), что требует перезакрепления де-
талей. В этом случае выполнение
чистовой и черновой обработки
за одну установку детали не до-
пускается.
Изготовление деталей на МС
не требует, как правило, специ-
альной оснастки.
На МС нецелесообразно ис-
пользовать для обработки пло-
скостей фрезы большого диамет-
ра, так как при их установке в
инструментальный магазин пере-
крываются соседние гнезда и, как
следствие, уменьшается вмести-
мость магазина. Поэтому для
фрезерования плоскостей исполь-
зуют фрезы небольшого диаметра
и обработку производят строчка-
ми. Причем чистовое фрезерова-
ние надо проводить в направле-
нии той координатной оси, откло-
нение от перпендикулярности к
которой оси шпинделя минималв-
ное (в целях уменьшения высоты
ступеньки, образующейся на сты-
ке строк).
Консольный инструмент, при-
меняемый для обработки о.твер-
Рис. 5.2. Постоянные технологические
циклы обработки, используемые на стай-
ке мод. ИРЗЙ0ПМФ4:
1 — фрезерование наружного контура (с кру-
говой интерполяцией), 2 — глубокое сверление
с выходом сверла для отвода стружки» 3 —
растачивание ступенчатых отверстий, 4 —
обратная цековка с использованием ориента-
ции шпинделя, 5 — растачивание отверстия
0 125 мм с использованием специальной
оправки, 6 — фрезерование по контуру внут-
ренних торцов, 7 — цековка путем фрезерова-
ния по контуру (с круговой интерполяцией),
8 — сверление отверстия 0 30 мм, 9 — нареза-
ние резьбы (до М16), 10 — фрезерование внут-
ренних канавок дисковой фрезой (с круговой
интерполяцией), // — цековка отверстий, на-
правляющих инструмент, 12 — фрезерование
торцовой фрезой, 13 — обработка поверхно*
стей типа тел вращения
148
стий, должен быть коротким, что повышает его жесткость и, сле-
довательно, точность обработки. Поэтому отверстия, лежащие на
дпой оси, но расположенные в параллельных стенках детали,
растачивают с двух сторон, поворачивая для этого стол с де-
талью.
Корпусные детали часто имеют группы одинаковых поверх-
ностей и отверстий. Чтобы упростить составление технологиче-
ского процесса и программы изготовления таких деталей, а также
повысить производительность обработки (в результате сокраще-
ния вспомогательного времени), в память УЧПУ станка вводят
постоянные циклы наиболее часто повторяющихся движений (при
сверлении, растачивании, фрезеровании). Благодаря этому про-
граммируется только цикл обработки первого отверстия (поверх-
ности), а для остальных — задаются лишь координаты (X и У)
нх расположения.
В качестве примера на рис. 5.2 показаны постоянные техно-
логические циклы, используемые при обработке на станке мод.
ИР320ПМФ4.
В целях достижения высоких точности и производительности
обработки при использовании максимального числа режущих инст-
рументов рекомендуются следующие технологические приемы: при
обработке литых отверстий диаметром свыше 60 мм фрезеруют
(концевыми фрезами) контур отверстия и оставляют минималь-
ный припуск (до 0,5 мм) под последующее чистовое растачива-
ние; при обработке литых отверстий небольшого диаметра лучше
использовать расточные резцы, установленные в борштанге, а не
зенкер, так как в последнем случае из-за неравномерного при-
пуска ось отверстия может быть смещена.
5.3. РЕЖУЩИЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
ДЛЯ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ
Требования, предъявляемые к режущему инструменту для МС
аналогичны требованиям, предъявляемым к инструменту для стан-
ков с ЧПУ Следует отметить, что комплект режущего и вспомо-
гательного инструмента, поставляемого с МС, имеет расширен-
ную номенклатуру (рис. 5.3).
Как видно из рис. 5.3, комплект включает в себя ряд шпин-
дельных оправок и патронов (а—ж), переходных оправок и патро-
нен (ц—ф).
Непосредственно в шпинделе станка закрепляются: оправки
б и в для расточного инструмента; оправки г, д и е для фрез
торцовой или продольной шпонкой, передающей инструменту
крутящий момент; цанговый патрон ж для стандартных сверл,
юнкеров, разверток, фрез диаметром до 20 м и специальных фрез
.'шаметром 20—40 мм, имеющих цилиндрический хвостовик; па-
ipon з для метчиков; патрон и для переходных оправок н—-ф,
11<1.1В(>ляющих регулировать осевые размеры инструментов вне
ег.тпка; оправка-центроискатель к; оправка п для концевого ин-
149
Рис. 5.3. Комплект режущего и вспомогательного инструмента для многоцелевых станков,- предназначенных
для обработки корпусных и плоских деталей
струмента с конусом Морзе и с поводком; оправка м для кон-
цевого инструмента с конусом Морзе, без поводка.
В зависимости от типа станка и требований заказчика ком-
плект может изменяться.
5.4. МНОГОЦЕЛЕВЫЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ
Многоцелевые горизонтальные станки с ЧПУ с автоматической
сменой инструмента и обрабатываемой детали предназначены для
обработки корпусных деталей с нескольких сторон без переуста-
новки деталей, для чего станки оснащены поворотными столами.
Рассмотрим наиболее распространенные модели станков этого
типа.
Станок мод. МР-320ПМФ4
МС мод. ИР-320ПМФ4 (рис. 5.4) предназначен для обработки
корпусных деталей с наибольшими размерами (250X250X250 мм).
Техническая характеристика
Размеры (длинаХширина) рабочей поверхности
стола, мм Частота вращения стола, об/мин 320X320
200
Конус для крепления инструмента ISO40
Частота вращения шпинделя, об/мин 13—50001
Мощность главного электродвигателя, кВт Наибольшее перемещение, мм: 7,5
саней стола (ось X) . 400
шпиндельной бабки (ось У) . 360
ползуна продольного (ось Z) . 400
Скорость быстрых перемещений, мм/мии 10000
Подача стола шпиндельной бабки, мм/мин 1—3200
Число инструментов в магазине Точность позиционирования: 36
линейного, мкм 5
углового, угл. с . . Наибольший диаметр рядом стоящих инструмен- 5
тов, мм ... Наибольший диаметр инструмента (при установ- 125
ке через гнездо), мм Наибольшая длина инструмента (от торца шпин- 150
деля), мм 220
Время смены инструмента, с 14
Наибольшая масса инструмента, кг 10
Число ПС в накопителе 4
Время смены ПС, с .... 45
Габарит (длииаХширинаХвысота) станка, мм Масса станка (без электрооборудования, УЧПУ, 3840Х2300Х Х2500
гидростанции и системы подачи СОЖ), кг 8000
Все узлы станка смонтированы на жесткой Г-образной стани-
не 2.
Шпиндельная бабка 4, смонтированная в ползуне, пере-
мещается по вертикальным направляющим стойки 3. Поворотный
151
стол 5 перемещается по направляющим станины 7, которая кре-
пится на общем основании 2.
На стойке 3 расположен инструментальный магазин 8 бара-
банного типа.
Загрузка инструмента осуществляется следующим образом:
ползун со шпинделем отводится в крайнее заднее положение и пе-
ремещается вверх под магазин до совпадения осей шпинделя и
гнезда магазина. При ходе ползуна вперед конусная оправка ин-
Рис. 5.4. Общий вид станка мод. ИР320ПМФ4
струмента захватывается гнездом шпинделя, а при ходе ползуна
вниз инструмент извлекается из гнезда магазина.
Станок снабжен устройством автоматической сме-
ны столов-спутников 6 (ПС). Гидро- и пневмооборудова-
ние 1, электрооборудование и УЧПУ смонтированы на общем ос-
новании 2.
Вертикальное расположение рабочей поверхности поворотного
стола улучшает условия для удаления стружки из зоны резания,
а также обеспечивает очистку обрабатываемой детали в процессе
обработки (без участия оператора).
Кинематическая схема станка приведена на рис. 5.5.
Привод вращения шпинделя от электродвигателя Ml постоян-
ного тока осуществляется по двум цепям:
1) в диапазоне частот вращения 1290—5000 об/мин: электро-
двигатель Ml — ременная передача 1, 2 и зубчатое колесо 4—•
зубчатая муфта 5 (муфта 5 сдвинута вправо — шпиндель);
2) в диапазоне частот вращения 13—1290 об/мин: электродви-
152
Рис. 5.5. Кинематическая схема станка мод. ИР320ПМФ4
гатель Ml — ременная передача 1, 2—-зубчатые колеса 4, 3 — зуб-
чатые колеса 6, 7—шпиндель.
Все прямолинейные перемещения по координатным осям осу-
ществляются от высокомоментных электродвигателей М2, М3 и
М4 постоянного тока посредством шариковых винтовых пар 27
н 28, 29 и 30, 8 и 9 соответственно.
Привод вращения стола осуществляется от высокомоментного
электродвигателя М5 по двум цепям:
1) следящий режим с частотой вращения 0,05—10 об/мин, обес-
печивающий круговое фрезерование (муфта 17 сдвинута вверх)
электродвигатель М5 — вал II— зубчатые колеса 18, 19 — вал
111 — зубчатые колеса 20, 21, 22, 16 — вал IV — зубчатые колеса
14, 15, 13, 12, 11, 10 — вал V (стол);
2) режим скоростного вращения (муфта 17 сдвинута вниз) с
частотой вращения 10 —200 об/мин, обеспечивающей обтачивание:
электродвигатель М5 — вал II — зубчатые колеса 14, 15, 13, 12, 11,
10—вал V (стол)..
Привод поворота магазина осуществляется от высокомоментно-
го электродвигателя Мб через зубчатые колеса 23 и 24, а привод
устройства автоматической смены ПС — от электродвигателя М7
через червячную передачу 26—-25.
Рассмотрим устройство отдельных узлов станка.
Привод вращения шпинделя (рис. 5.6) осуществляется
от электродвигателя 1. соединенного муфтой (с упругим резиновым
элементом 2) с шлицевым валом 3. Далее через ременную передачу
(с плоским поликлиновым ремнем 7) вращение передается на втул-
ку 9, смонтированную на шарикоподшипниках 8 в корпусе 6. На
правом конце втулки 9 имеется зубчатый венец, который мож^т
сопрягаться либо с зубчатым венцом 4 блока 10 (в этом случае
вращение шпинделю 14 передается через зубчатое колесо 13), либо
с зубчатой полумуфтой 12 (в этом случае вращение от втулки 9
передается непосредственно на шпиндель 14) Переключение сту-
пеней частот вращения шпинделя производится вилкой 11, уста-
новленной на штанге 5 при перемещении последней гпдроцилпнд-
ром.
Шпиндельное устройство (рис. 5.7) монтируется в гиль-
зе 5, которая крепится на передний торец ползуна. На заднем
торце шпинделя 6 расположена полумуфта 2 и шестерня 3, пере-
дающая крутящий момент шпинделю, а на переднем торце — две
шпонки 7, передающие крутящий момент инструменту. Механизм
зажима инструмента расположен внутри шпинделя п управляется
как автоматически (от УЧПУ), так и вручную (с пульта станка).
Оправки 8 зажимаются в шпинделе 6 тарельчатыми пружина-
ми 4, усилие которых регулируют гайками 13 и 14. На переднем
конце тяги 12 имеется замок, соединяющийся с хвостовиком 9
инструментальной оправки в процессе ее зажима. При перемеще-
нии тяги 12 в стакане 11 шарики 10 зажимают инструментальные
оправки. Освобождение инструмента осуществляется тягой 1 при
ее перемещении поршнем гидроцилиндра, смонтированного в гидро-
154
Рис. 0.6. Привод вращения шпинделя
Рис. 5.7. Шпиндельное устройство
Рис. 5.8. Гидроблок
блоке. В тяге 1 имеется отверстие, через которое подается воздух
для обдува конуса шпинделя.
На заднем торце ползуна соосно со шпинделем монтируется
гпдроблок (рис. 5.8). На нем размещаются: гидроцилиндр 6
переключения частоты вращения шпинделя, гидроцилиндр 7 отжи-
ма инструмента в шпинделе и гидроцилиндр 10 ориентации шпин-
Рис. 5.9. Привод подачи шпин-
дельной бабки
деля. Гидроцилиндр 6 закреплен
на корпусе 8 гидроцилиндра 7
Шток 5 гидроцилиндра 6 пере-
ключает зубчатый блок коробки
скоростей и зубчатую полумуфту
(см. рис. 5.6).
Бесконтактные конечные вы-
ключатели 4 и 3 контролируют
включение первой и второй сту-
пеней коробки скоростей, а вы-
ключатели 15 и 14— отжим и
освобождение инструмента и по-
дачу воздуха. Гидроцилиндр 10
также смонтирован на корпусе 8
гидроцилиндра 7 Рычаг 11 фик-
сирует положение шпинделя при
перемещении штока 9 гидроци-
линдра 10.
Конечные выключатели 13 и
12 контролируют фиксацию и
расфиксацию ориентированного
положения шпинделя, а конеч-
ный выключатель 2 — частоту
вращения шпинделя и его оста-
новку перед фиксацией. На тор-
це гидроблока может быть смон-
тирован датчик 1 отсчета оборо-
тов шпинделя, управляемый от
УЧПУ и обеспечивающий согла-
сованную работу главного приво-
да и приводов подач, что необхо-
димо при нарезании резьбы и
других технологических опера-
циях.
Привод подачи шпиндельной
бабки осуществляется от авто-
номного высокомоментного элек-
тродвигателя 7 (рис. 5.9), который закреплен на основании 6,
смонтированном на верхнем торце стойки. Двигатель соединен с
шариковым винтом 1 посредством сильфонной муфты 5, которую
устанавливают на конических кольцах 9, 10 и фиксируют винта-
ми 8. Шариковый винт 1 жестко установлен в радиально-упорном
подшипнике 3, смонтированном в расточке основания 6. Натяг
158
подшипника 3 регулируют гайкой 4, которую крепят винтом 11,
Предварительно напряженная гайка 2 жестко закреплена на верх-
нем торце шпиндельной бабки. В электродвигатель 7 встроена
тормозная муфта, предотвращающая падение шпиндельной бабки
при отключении электродвигателя.
Привод подачи ползуна и стола осуществляется от автономного
пысокомоментного электродвигателя и конструктивно выполнен
аналогично приводу подачи шпиндельной бабки.
Поворотный стол 1 (рис. 5.10) имеет корпус 4, в котором
па опорах 3 и 23 качения установлен шпиндель 6. Расположенная
па шпинделе Т-образная платформа 27 осуществляет (посредством
тарельчатых пружин 2) зажим и фиксацию ПС в рабочей позиции.
Освобождение ПС происходит при подаче давления в полость 20
гпдроцилиндра 21. Крайние положения поворота контролируются
конечными выключателями 13 и 14.
Вращение шпинделю 6 передается от редуктора через зубча-
тое колесо 25. Датчик 15 углового положения стола соединен со
шпинделем 6 осью 24.
Угловое положение стола фиксируется фрикционной муфтой 8
сцепления, имеющей наружные и внутренние диски. Наружные
диски жестко крепятся к корпусу 22, а внутренние — к шпинделю
6. Под действием тарельчатых пружин 12 нажимное кольцо 9
сжимает диски, осуществляя сцепление муфты. Возврат кольца
18 в исходное положение (т. е. расцепление муфты) осуществляет-
ся гидроцилиндрами 7. Сцепление и расцепление муфты контроли-
руется конечными выключателями 10 и 11 соответственно.
Во время смены ПС платики 26 обдуваются сжатым воздухом,
поступающим через штуцер 18.
Смазочный материал к муфте сцепления подается через канал
19, а к переднему подшипнику шпинделя — через трубопровод 5.
Торможение и остановка ПС в исходном положении контроли-
руются конечными выключателями 16 и 17 соответственно.
Привод поворота стола осуществляется от электродвигателя
18 постоянного тока, закрепленного па фланце 17 корпуса 16 ре-
дуктора (рис. 5.11). Редуктор работает в двух режимах. При ра-
боте в следящем режиме крутящий момент передается следую-
щим образом: электродвигатель — вал 20 — зубчатые колеса 19,
21, 22 — вал — шестерня 24 — зубчатые колеса 1, 2, 3 — зубчатые
колеса 13, 12, 4, 11, 5, 7, 9 — зубчатое колесо 25 поворотного стола
(см. рис. 5.10). При работе в режиме скоростного вращения кру-
тящий момент передается следующим образом: электродвига-
тель— вал 20— зубчатые колеса 19, 15 — зубчатые колеса 4, 11,
5, 7, 9 — зубчатое колесо 25 поворотного стола (см. рис. 5.10).
При работе редуктора в следящем режиме зазоры в зубчатых
ацеплениях выбирают следующим образом: поворачивают (экс-
центриками 23 и 14) относительно друг друга зубчатые колеса
21 и 22, 1 и 2, 13 и 12; перемещают (в осевом направлении) вал
с помощью гидроцилиндра 8; косозубые шестерни 11, 5, жестко'
акрепленные на валу 6, разворачиваются и выбирают зазор в
159
(i—281
О
Рис. 5.11. Редуктор поворота стола
нс. 5.L2. Инструментальный .магазин
162
кинематической цепи редуктора. Кольца 10 и 25 служат для жест-
кого беззазорного зацепления зубчатых колес на валах.
Инструментальный магазин (рис. 5.12) имеет осно-
вание 3, которое (посредством оси 4 и двух платиков 5) устанав-
ливают на верхнем торце стойки. Поворот инструментального
магазина осуществляется следующим образом: движение от элек-
тродвигателя 6 передается обечайке 1, которая вращается на ро-
ликовых опорах 2. Поворот (при необходимости) магазина отно-
сительно оси 4 предотвращает его поломку в случае сбоев в уст-
ройстве автоматической смены инструментов.
Привод инструментального м а г а з и н а показан на
рис. 5.13. На выходном валу 3 электродвигателя установлено зуб-
чатое колесо 14, которое сопряжено с зубчатым венцом 2, жестко
закрепленным на обечайке 1 инструментального магазина. Колесо
14 имеет два паза, взаимодействующие с конечными выключателя-
Рис. 5.13. Привод поворота и фиксации инструментального магазина
ми 4. Последние (при поиске необходимого гнезда в процессе ав-
томатической смены инструмента) контролируют угол поворота ин-
струментального магазина и его торможение. Исходное положение
магазина также контролируется конечным выключателем, взаимо-
действующим с упором, установленным на корпусе магазина.
На валу 3 электродвигателя смонтирован фланец 13, в кото-
ром выполнены два полукруглых паза, фиксирующих магазин в
позиции смены инструмента. В один из этих пазов заходит ролик
5, установленный на ытоке 7 гидроцилиндра 9. Шток переме-
щается в корпусе 8, установленном на основании 6 магазина.
Фиксация и расфиксация магазина контролируются бесконтакт-
ными конечными выключателями 11 и 10, которые взаимодейст-
вуют с планкой 12, закрепленной на штоке 7.
163
Гнездо магазина (рис. 5.14) имеет корпус, который уста-
навливают в пазы обечайки и губок 3, смонтированных на осях 2
в корпусе 1. Инструмент, размещенный в гнезде, зажимается коль-
Рис. 5.14. Гнездо магазина
цевой плоской пружиной 4, установленной по наружному диаметру
губок и зафиксированной от проворота штифтами.
В качестве датчиков обратной связи в станке используются
оптические отсчетные устройства, устанавливаемые по координат-
ным осям X, Y и Z.
Устройство для отсчета линейных перемеще-
ний по координатным осям X, У и Z показано на рис.
5.15. Шкалу 3 линейки датчика жестко крепят на кронштейне 1
164
Рис. 5.15. Устройство для отсчета линейных
перемещений
«подвижного узла? ползунок 4 выставляют относительно шкалы,
крепят (посредством кронштейна 5) на подвижном узле станка
соединяют (электрокабелем) с усилителем. Устройство имеет
защитные элементы 2 и 6, предохраняющие линейки от механиче-
ских повреждений, попадания стружки и грязи. По всей длине
перемещения узла между шкалой 3 и ползуном 4 устанавливают
гарантированный зазор с точностью ±0,3 мм.
В станке широко используется гидравлика, с помощью кото-
рой осуществляются: переключение ступеней частот вращения
шпинделя; ориентация
шпинделя; освобожде-
ние инструмента; фик-
сация и расфиксация
инструментального ма-
газина; освобождение
поворотного стола;
освобождение ПС; пе-
ремещение ПС в нако-
питель и из накопите-
ля; переключение сту-
пеней частот вращения
поворотного стола; вы-
борка зазора в зубча-
тых зацеплениях ре-
дуктора. Управление
потоками масла произ-
водится дистанционно
с помощью ходовых
клапанов с электроуп-
равлением.
Система смазыва-
ния станка включает в
себя следующие авто-
номные подсистемы:
циркуляционного сма-
зывания шпиндельной
бабки; автоматическо-
го централизованного
дозированного смазы-
вания направляющих подвижных узлов и сдвоенного радиально-
упорного подшипника поворотного стола; смазывания (с помощью
лубрикатора) механизмов стола; периодического смазывания (пла-
стичным смазочным материалом) подшипников шпинделя, устрой-
ства автоматической смены ПС и опор шариковых винтовых пар;
смазывания (путем заливки масла) редуктора привода вращения
накопителя.
Станок оснащен главным пультом (рис. 5.16), пультом загруз-
ки инструмента (рис. 5.17) и пультом управления автоматической
сменой ПС (рис. 5.18).
165
Наладка станка. Перед началом работы на станке необходимо:
убедиться в исправности станка и его основных частей; проверить
наличие смазочного материала в подвижных узлах; переместить
подвижные органы на средней скорости; проверить выход под-
вижных органов в крайние и нулевые положения (по координат-
ным осям), а также исходные позиции инструментального мага-
зина и поворотного стола; убе-
диться в исправности режуще-
го инструмента п его надежной
фиксации в инструментальном
магазине.
При отклонениях подвиж-
ных узлов станка от крайних
и нулевых положений регули-
руют упоры по соответствую-
щим координатным осям. Упо-
Рис. 5.1.6. Главный пульт МС мод.
ИР32.0ПМФ4:
/ — амперметр, показывающий нагрузку
главного привода, 2 — амперметр, показы-
вающий нагрузку поворотного стола, 3 —
сигнальная лампа «Готовность станка»
(цвет зеленый), 4 — сигнальная лампа
«Напряжение подано» (цвет белый), 5 —
лампа аварийной сигнализации «Контроль
неисправности гидростанции» (цвет крас-
ный), 6 — лампа аварийной сигнализации
«Конечное ограничение осей X, У, Z
(цвет красный), 7 — лампа аварийной
сигнализации «Перегрузка электродвига-
теля привода вращения шпинделя» (цвет
красный), 5 — лампа аварийной сигнали-
зации «Неисправность СОЖ и смыва
стружки» (цвет красный), 9 — кп пка и
сигнальная лампа «Режим инструмента в
шпинделе» (цвет синий), 10 — кнопка и
сигнальная лампа «Зажим инструмента в
шпинделе» (цвет синий), // — тумблер
«Включение охлаждения инструмента»,
12 — тумблер «Включение смыва струж-
ки», 13 — тумблер «Включение освещения
зоны резания», 14 — кнопка с ключом
«Включение питания станка», /5 —сиг-
нальная лампа «Разрешение смены» ПС»
(цвет зеленый), 16 — лампа аварийной сиг-
нализации «Отсутствие смазки направляю-
щих» (цвет красный)
ры смонтированы в прямоугольных пазах планок, закрепленных
на подвижных узлах, а взаимодействующие с упорами конечные
выключатели — в отдельных блоках, установленных на ста-
нине.
Регулировку узлов станка производят в процессе его
эксплуатации.
Ориентирование положения шпинделя (т. е. установку его тор-
цовых шпонок строго в вертикальной плоскости) выполняют сле-
дующим образом: ослабляют винты 17 клиновой втулки 16 (см.
рис. 5.7); вращая винты 15, ослабляют соединение тяги 12 с тягой
1.66
/; устанавливают торцовые шпонки 7 шпинделя 6 в вертикальную
плоскость; вращают в обратном направлении винты 15 и затяги-
вают винты /7; несколько раз производят контрольную ориента-
цию шпинделя.
Механизм зажима инструмента в шпинделе регулируют на уси-
лие 10 кН. Перед регулировкой проверяют, чтобы пакет тарель-
чатых пружин 4 (см. рис. 5.7) был хорошо смазан и выход инст-
рументальной оправки при освобождении
инструмента составлял 0,1—0,7 мм. Уси-
лие зажима регулируют вращением гай-
ки 13 (перемещение гайки на 1 мм соот-
ветствует увеличению усилия зажима на
175 Н), после чего гайку 13 контрят гай-
кой 14.
Сильфонную муфту 5 (см. рис. 5.9)
регулируют на передачу необходимого
крутящего момента, затягивая для этого
винтами 8 конические втулки 9 и 10 (на
заводе-изготовителе муфта отрегулирова-
на на передачу крутящего момента
232 Н-м). При монтаже и демонтаже не
допускаются деформации, изгибающие
муфту, так как это может привести к ее
поломке.
В опорах шариковых винтов всех при-
водов подач установлены прецизионные
комбинированные упорно-радиальные ро-
ликовые подшипники, обладающие высо-
кой нагрузочной способностью и жест-
костью. Предварительный натяг в этих
подшипниках создают вращением гайки
4 (см. рис. 5.9) до полной выборки зазо-
ра, после чего гайку 4 стопорят вин-
том 11.
Шариковые винтовые пары регулиру-
Рис. 5.17. Пульт загрузки
инструмента:
/ — кнопка «Толчковая подача
ют на заводе-изготовителе, поэтому при
правильной эксплуатации они длитель-
ное время сохраняют требуемые жест-
КОСТЬ И ТОЧНОСТЬ.
Станки моделей
ИР500МФ4 и ИР800МФ4
МС мод. ИР500МФ4 (см. рис. 5.1, а)
и ИР800МФ4 (рис. 5.19) широко унифи-
цированы между собой и различаются
лишь конструкцией устройства для смены
инструментального магазина»,
2 — тумблер «Разрешение за-
грузки инструмента», 3 — кноп-
ка и сигнальная лампа «Ис-
ходное положение инструмен-
тального магазина» (цвет зеле-
ный), 4 — кнопка и сигнальная
лампа «Смазывание направляю-
щих» (цвет зеленый), 5 — кноп-
ка «Проверка ламп управле-
ния»
ПС и некоторыми техни-
ческими характеристиками.
Если на МС мод. ИР500МФ4 устройство для смены ПС яв-
157
Рис. 5.1В. Пульт управления автоматической сменой ПС:
1 — кнопка «Аварийное отключение», 2 — тумблер «Включение пульте
управления сменой столов-спутников», 3 — лампа сигнализации «Разре-
шение смены ПС», 4—переключатель «Задание наладочных движений
устройства смены ПС», 5 — кнопка и сигнальная лампа «Включение на-
ладочных движений устройства смены ПС»
Рис. 5.19. Горизонтальный
МС мод. ИР800МФ4
168
ляется поворотным и установлено с правой стороны станка, то
на МС мод. ИР800МФ4 такое устройство установлено перед стан-
ком и представляет собой две неподвижные платформы, с которых
ПС (посредством гидроцилиндров) передаются на стол станка.
Технические характеристики
Размеры (длинаХширина) рабочей по-
верхности стола, мм
Наибольшая масса обрабатываемого из-
делия, кг
Наибольшее перемещение подвижных
узлов, мм:
стола (ось X)
бабки (ось У)
стойки (ось Z)
Частота вращения шпинделя, об/мии
Подача, мм/мин
Скорость быстрых перемещений, мм/миц
Число инструментов в магазине
Наибольший диаметр инструментов, рас-
положенных в соседних гнездах ма-
газина, мм
Наибольшая длина инструмента от тор-
ца шпинделя, мм
Мощность главного электродвигателя,
кВт
Габарит (длинах ширинах высота) стан-
ка, мм
МС мод.
ИР500МФ4
МС мод.
ИР800МФ4
800x800
1500
800 1000
500 710
50 0 800
21—3000
1—2000
10000
30
ПО
300
14
6000X3700X 5388X4635X
X 3100 Х3455
Кинематическая схема МС мод. ИР500МФ4 приведена
на рис. 5.20.
Вращение шпинделя 2 передается от электродвигателя Ml
(постоянного тока) посредством двухступенчатой коробки скоро-
стей. Частоту вращения шпинделя изменяют путем регулирования
частоты вращения электродвигателя и с помощью коробки ско-
ростей. Ступени частоты вращения шпинделя переключают путем
перемещения (гидроцилиндром) блока зубчатых колес (2 = 23 и
56), которые сопрягаются с зубчатыми колесами (z=66 и 33),
закрепленными на общей ступице и связанными с шпинделем
зубчатой муфтой, установленной в отверстии ступицы. Направ-
ление вращения шпинделя изменяют реверсированием электродви-
гателя.
Приводами перемещений шпиндельной бабки (по оси У), стойки
(по оси Z) и стола (по оси X) служат высокомоментные электро-
двигатели М2, М3, М4 постоянного тока, соединенные муфтами
с шариковыми винтами.
Поворот стола 1 осуществляется от высокомоментного элек-
тродвигателя М5 посредством червячной передачи (2=1 и 72), а
привод поворота инструментального магазина 3 — от высокомо-
ментного электродвигателя Л46 через зубчатую передачу.
169
Рассмотрим устройство основных узлов станка.
Двухступенчатая коробка скоростей показана на
рис. 5.21. От электродвигателя 1 вращение на шпиндель пере-
дается либо через зубчатые колеса 10—2 и 2—7, либо через зуб-
чатые пары 10—2 и 3--5.
При частоте вращения 21—194 об/мин и 623—935 об/мин на
шпинделе обеспечивается постоянный крутящий момент, а при
частоте вращения 195—622 об/мин и 936—3000 об/мин — постоян-
ная мощность. Корпус 9 коробки скоростей смонтирован на зад-
нем торце шпиндельной бабки. Вращение от вала 6 на шпиндель
передается через зубчатую муфту 8 (с внутренними зубьями).
170
Шпиндельный узел (рис. 5.22) монтируется в корпусе
//, который крепится к переднему торцу шпиндельной бабки.
Шпиндель 8 установлен в корпусе 11 на роликоподшипниках 14
(в передней опоре) и 21 (в задней опоре), воспринимающих ра-
диальную нагрузку.
Осевую нагрузку, действующую па шпиндель, воспринимает
сдвоенный радиально-упорный шариковый подшипник 12. Натяг
Рис. 5.21. Коробка скоростей
в передней опоре регулируют кольцами 16, 13 и гайками 10 и 9,
а натяг в задней опоре — кольцами 20, 22, шестерней-полумуфтой
23 и винтами 7 Шестерня-полумуфта 23 передает на шпиндель
крутящий момент от привода главного движения. На переднем
торце шпинделя смонтированы две шпонки 17, передающие кру-
тящий момент инструменту.
Оправку 15 в шпинделе 8 зажимают посредством тарельчатых
пружин 24, усилие которых регулируют гайкой 25. На переднем
конце захвата 6 шеется замок, который при перемещении зах-
вата во втулке 5 соединяется (посредством шариков 19) с хвосто-
виком 18 инструментальной оправки.
171
10 11 '12 13 /4 i5 fs
Освобождение инструмента осуществляется через втулку 4
гидроцилиндром 28, который крепится в гидроблоке. В поршне 27
гидроцилиндра на упорном подшипнике установлен упор 29, ко-
торый перемещает захват 6, освобождая при этом инструмент. Ос-
вобождение инструмента контролируется бесконтактными выклю-
чателями 3 и 1 при воздействии на них упора 2. Коническое гнез-
до шпинделя и инструментальная оправка обдуваются сжатым
воздухом, поступающим через канал 26.
В гидроблоке (рис. 5.23) находится гидроцилиндр 1, слу-
жащий для освобождения инструмента в шпинделе станка. В кор-
пусе гидроблока расположен привод электронного датчика 5
Рис. 5.23. Гидроблок
ориентации шпинделя, состоящий из сдвоенного зубчатого колеса
7 (позволяющего компенсировать боковой зазор в зацеплении)
и зубчатого колеса 8, передающего вращение от шпинделя. Дат-
чик крепится на корпусе гидроблока с помощью винтов 6. Ориен-
тация шпинделя в заданном положении осуществляется от УЧПУ
и контролируется конечными выключателями 3 и 4, установлен-
ными на кронштейне 2.
Встроенный поворотный стол показан на рис. 5.24.
Платформа 5 стола, опирающаяся на гильзу гидроцилиндра 11,
173
установлена на осп 1 в корпусе 18 основного стола. Для поворота
стола служит червячное колесо 14, сопряженное с червяком 15, зак-
репленным на ведущем валу, который посредством кулачковой
муфты соединен с валом электродвигателя М5 (см. рис. 5.20),.
Перед поворотом необходимо вывести из зацепления полумуфты
2 и 3, фиксирующие платформу 5 относительно корпуса 18, для
чего платформу приподнимают поршнем 10 гидроцилиндра И
Рис. 5.24. Поворотный стол
При подаче масла (по каналу в верхнюю полость гидро-
цилиндр п платформа перемещаются вверх до тех пор, пока не
выйдут из зацепления полумуфты и не будет выбран зазор
между верхним кольцом упорного шарикоподшипника 19 и порш-
нем 10. После этого при включении электродвигателя М5 червяч-
ное колесо 14 повернет гильзу гидроцилиндра И и связанную с
174
ней шпонкой 4 платформу 5 на заданный угол. По окончании по-
ворота масло подается в полость Ki и гильза гидроцилиндра 11
опускается. Вместе с гильзой опускается и фиксируется зубьями
полумуфт платформа 5.
В верхней части стола имеется гидроцилиндр 9, предназначен-
ный для закрепления ПС 7 на поворотном столе. ПС фиксируется
пальцами 6 и 12, после чего опускается и поджимается к столу
фланцем 8 гидроцилиндра 9, в нижнюю полость которого по ка-
налу К2 подается масло. Для снятия ПС с фиксаторов масло по-
дается (по каналу Кз) в верхнюю полость гидроцилиндра.
Основной стол оснащен комбинированными направляющими:
скольжения (с пластмассовыми накладками 21, 17 и 16) и каче-
ния (с роликами 23, 22 и 20).
На рис. 5.25 показан привод поворота и фиксации
магазина Корпус 19 магазина (с
инструментального
гнездами 20 для инстру-
ментальных оправок 21)
размещен на верхнем тор-
це стойки 2 станка и мо-
жет поворачиваться отно-
сительно центральной
осп. Корпус 19 контакти-
рует со стойкой по по-
верхностям направляю-
щих 3, 4 и 5, изготовлен-
ных из пластмассы. При-
водом поворота магазина
служит электродвигатель
10, на валу которого за-
креплено (на шпонке)
зубчатое колесо 12, со-
пряженное с зубчатым
венцом 18, привернутым
к корпусу магазина. Угол
поворота задают с по-
мощью конечных выклю-
чателей 14 и 15, установ-
ленных на кронштейне 13.
Выключатель 14 взаимо-
действует с упором 17,
фиксирующим исходное
п
Рис. 5.25. Привод поворота и фиксация ин-
струментального магазина
положение магазина, а выключатель 15—с упорами 16, установ-
ленными против каждого гнезда и служащими для отсчета гнезд.
Магазин оснащен устройством, фиксирующим гнездо после оче-
редного поворота в положении смены инструмента. На валу элект-
родвигателя закреплен диск 11 с двумя полукруглыми пазами.
Л. Когда инструментальное гнездо подходит с позиции смены,
ролик 9 вводится (штоком гидроцилиндра 6) в паз диска. При
этом электродвигатель 10 отключается, магазин точно фиксируется,
175
бесконтактный выключатель 8 дает команду в систему управле-
ния п начинается автоматическая смена инструмента.
Перед следующим поворотом ролик 9 выводится из паза диска
и бесконтактный выключатель 7 дает команду на включение элек-
тродвигателя 10 поворота магазина.
Инструментальные оправки 21 фиксируются в гнездах фикса-
торами 24, шариками 23 и пружинами 22. Сила, фиксирующая
оправку, не препятствует ее изъятию из гнезда с помощью авто-
оператора. Наличие оправки в гнезде контролируется бесконтакт-
ным выключателем 1.
При наладке станка каждая оправка с инструментом устанав-
ливается в гнездо магазина в строго определенном угловом поло-
176
женин (т. е. таким образом, чтобы паз во фланце оправки совпал
с направляющей шпонкой), что необходимо для совпадения
п; за оправки со шпонками шпинделя, который при смене инстру-
мента также останавливается в строго определенном угловом
положении.
Автооператор (рис. 5.26, а) размещен над шпиндельной
бабкой станка. Между его захватами-рычагами 9 и 10 установле-
ны пружины 13, стремящиеся повернуть захваты относительно
осей 11 и 12. Захваты смонтированы в корпусе 20, соединенном
с гильзой 18. В крышке 17 гильзы закреплен шарикоподшипник
16, посаженный на конец штока 15 гидроцилиндра 21. При пере-
мещении поршня 22 вместе с штоком 15 движется и гильза 18
захватами. При этом инструментальные оправки изымаются из
гнезда магазина или из посадочного конуса шпинделя. Чтобы
затем поменять инструменты местами, необходимо повернуть на
180° корпус 20 с захватами, для чего служит гидроцилиндр 8.
Шток гпдроцилиндра соединен с рейкой 3, которая находится в
зацеплении с зубчатым венцом 2, закрепленным на стакане 1.
Правый конец стакана сопряжен (двумя длинными шпонками 14
и 19) с гильзой 18. Поэтому гильза (а вместе с ней и корпус 20
захватов) поворачивается вместе со стакано.м 1. Длинные шпоноч-
ные пазы позволяют гильзе с захватами совершать необходимые
продольные перемещения.
Чтобы захватить инструмент из магазина, корпус автооперато-
ра 4 поднимается (гидроцилиндром 6) по направляющим 5 и 7
в крайнее верхнее положение, при котором один из захватов
фиксирует фланец инструментальной оправки, подготовленной
(соответствующим поворотом магазина) к подаче в шпиндель
станка. В дальнейшем при изъятии из магазина и переносе в
шпиндель оправка удерживается пружинами 13.
Чтобы в момент поворота корпуса 20 захватов оправка (с ин-
струментом) не выскочила из захвата под действием центробеж-
ной силы, предусмотрено предохранительное устройство. В край-
нем правом положении корпуса 20 (т. е. когда происходит
поворот) внутренние концы К рычагов (рис. 5.26, б) упираются
в шпонки 14 и 19, что не позволяет рычагам сблизиться и осво-
бодить оправку.
Приспособ л е н и е-
спутник (ПС), используе-
мый на станке, показан на
рис. 5.27, а устройство для
автоматической смены ПС —
на рис. 5.28. ПС И (см.
рис. 5.28) устанавливают на
платформу 7 (вместимостью
2 ПС), на которой смонтиро-
ваны гидроцилиндры 10 и
13, штоки которых имеют
Т-образные захваты 14 и 6.
Рис. 5.27, Приспособление-спутник (ПС)
177
Рис. 5.28. Устройство для автоматической
сметы ПС
При установке на плат-
форму (перемещение по
стрелке Б) ПС своим фи-
гурным вырезом 12 вхо-
дит в зацепление с захва-
том 14 штока. На плат-
форме ПС базируется на
роликах 9 и центрируется
(по боковым сторонам) ро-
ликами 8 (исходное поло-
жение ПС в позиции ожи-
дания). Перемещение
штока гидроцилиндра 10
обусловливает качение
(по роликам) ПС.
При выдвижении што-
ка гидроцилиндра 13 за-
хват 6 перемещается (по
направляющей штанге) и
катит ПС по роликам 9 и
8 (в направлении стрелки
Л) на поворотный стол
станка, где ПС автомати-
чески опускается на фик-
саторы. В результате за-
хват 6 выйдет из зацепле-
ния с ПС и стол станка (с
закрепленным на нем НС)
на быстром ходу переме-
стится в зону обработки.
Заготовку закрепляют
на ПС во время обработ-
<5 О Ю !3
Рис. 5.29. Пульт управления МС мод. ИР500МФ4:
7 — кнопка «Включение питания станка н УЧПУ», 2—кнопка «Установка шпинделя в
нейтральное положение», 3— кнопка «Зажни инструмента в шпинделе», 4 — кнопка
«Освобождение инструмента в шпинделе», 5 — кнопка «Стоп подачи подвижных органов»,
6 —лампа аварийной сигнализации «Отсутствие давления в гидросистеме», 7 — лампа ава-
рийной сигнализации «Отсутствие смазочного материала в шпиндельной бабке», 8 —
кнопка «Аварийное отключение станка», 9 — лампа аварийной сигнализации «Отсутствие
смазочного материала в направляющих», 10— лампа аварийной сигнализации «Наезд иа
конечные выключатели», // — сигнальная лампа «Наличие напряжения», /2 — сигнальная
лампа «Готовность УЧПУ к работе», 13—лампа аварийной сигнализации «Перегрузка
вентилятора привода вращения шпинделя», 14 — кнопка «Толчковый поворот инструмен-
тального магазина», 15 — лампа аварийной сигнализации «Перегрузка электродвигателя
подачи СОЖ»» 16 — кнопка «Пуск цикла», /7 — кнопка «Продолжение подачи по осям X
и У». 18 — переключатель «Выбор наладочных движений автооператора», 19 — сигнальная
лампа «Стол, шпиндельная бабка, стойка в нулевой позиции», 20—кнопка управления
наладочными движениями автооператора, 21 — сигнальная лампа «Поворотный стол в ис-
ходной позиции», 22 — переключатель «Выбор иаладочиых движений устройства автомати-
ческой смены ПС», 23 — сигнальная лампа «Инструментальный магазин в исходной пози-
ции зафиксирован», 24 — кнопка установки инструментального магазина в исходное поло-
жение, 25 — кнопка управления наладочными движениями устройства автоматической.
смены ПС
23
178
ки предыдущей заготовки (когда ПС находится в позиции ожида-
ния) или заранее вне станка.
После того, как заготовка будет обработана, стол станка авто-
матически (на быстром ходу) передвигается вправо к устройству
для смены ПС и останавливается в положении, когда фигурный
паз ПС окажется под захватом 6. Гидроцилиндр поворотного стола
расфиксирует ПС, после чего ПС войдет в зацепление с захватом
6. Затем масло поступает в штоковую полость гидроцилиндра 13,
шток смещается в крайнее правое положение и перемещает ПС с
заготовкой на платформу 7, где уже находится ПС с новой заго-
товкой. Чтобы поменять ПС 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 болтов 2 и 17, ввернутых в вы-
ступы базовой плиты 1, неподвижно закрепленной на фундаменте.
В станке широко используется гидравлика, с помощью кото-
рой осуществляется: уравновешивание шпиндельной бабки; перек-
лючение ступеней частоты вращения шпинделя; освобождение
инструмента; ориентация шпинделя; работа механизмов автоопе-
ратора; фиксация инструментального магазина; зажим и освобож-
дение поворотного стола и ПС; автоматическая смена ПС.
Пульт управления МС мод. ИР500МФ4 приведен на рис. 5.29.
МС мод. ЙР500МФ4 налаживается в той же последовательности,
что и МС мод. ИР320МФ4.
Контрольные вопросы
1. Какие станки называются многоцелевыми?
2. Каковы особенности многоцелевых станков?
3. Какие компоновки многоцелевых станков Вы знаете?
4. В чем состоит особенность обработки деталей иа МС?
5. Как осуществляется выбор нужного инструмента в магазине в стан-
ках МС?
6. Вспомните, какие регулировки механизмов выполняются на МС
ИР320МФ4.
7. Как производится смена заготовок на МС?
6. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ И ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ
СТАНКИ С ЧПУ
6.1. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ
В настоящее время выпускаются шлифовальные станки с ЧПУ
следующих основных классов: круглошлифовальные, плоскошли-
фовальные, внутришлифовальные, заточные. Созданы также мно-
гоцелевые шлифовальные станки и гибкие производственные моду-
ли на их основе. Несмотря на различные компоновки и конструк-
ции отдельных узлов, все эти станки имеют ряд общих техниче-
ских показателей, связанных с применением в качестве режущего
инструмента абразивных кругов.
Особенности шлифовальных станков с ЧПУ рассмотрим на
примере плоскошлифовальных станков, для которых характерна
работа в режимах маятникового и глубинного шлифования. При
маятниковом шлифовании стол с закрепленной на нем деталью
совершает возвратно-поступательное перемещение относительно
бабки, несущей шлифовальный круг (рис. 6.1). После обработки
одной строчки бабка смещается относительно детали на величину,
несколько меньшую ширины круга. После обработки плоскости,
круг подается на деталь для обеспечения съема металла при
следующих рабочих ходах. Подача может выполняться также во
время каждого реверсирования движения стола (рис. 6.1, в).
Обработку криволинейных поверхностей осуществляют движе-
нием бабки с кругом одновременно по двум координатам (рис.
6.2, а и б) либо применением специально заправленного круга
Правку круга выполняют алмазным карандашом (управляемым от
УЧПУ) или алмазным роликом, имеющим определенную форму
профиля, соответствующую форме профиля обрабатываемой де-
тали (рис. 6.3).
На рис. 6.4 показаны плоскошлифовальный станок с ЧПУ
правка круга, в котором производится по копиру.
При глубинном шлифовании припуск на обработку снимают
за один рабочий ход при малых скоростях движения детали от-
носительно круга, что обусловливает интенсивный износ и засали-
вание последнего. Поэтому одновременно с обработкой выпол-
няются правка круга и подача его на деталь, компенсирующая из-
менение диаметра (рис. 6.5).
При обработке плоскостей в плоскошлифовальных станках
применяют системы ЧПУ преимущественно позиционного типа.
Однако профильное шлифование вызывает необходимость исполь-
зования систем ЧПУ контурного типа для профилирования шли-
181
Рис. 6.1. Траектория движения круга относительно детали при плоском
маятниковом шлифовании:
а —’ параллельными строчками, б — строчками с одновременным движением во
двум координатам, в — строчками с подачей при реверсировании; 1— деталь»
2 — круг
Рис. 6.2. Обработка криволинейной поверхности при движении;
круга одновременно по двум координатам:
о —движение по прямой, б — криволинейное движение
фовального круга. Дискрета перемещения обычно составляет
1 мкм.
Особенностью шлифования, затрудняющей программное управ-
ление этим процессом, является то, что износ шлифовального круга
соизмерим по величине с припуском на обработку (Для сравне-
ния укажем, что при обработке лезвийным инструментом износ
.последнего значительно меньше снимаемого припуска.)
Рис. 6.3. Фигурная правка круга:
а — алмазным роликом, б — алмазным карандашом; 1 — круг, 2 —
деталь
Износ круга зависит от его размеров, свойств абразивного ма-
териала и режима шлифования. Величина износа составляет
~ 1/50 от снятого припуска.
Управление перемещениями механизма правки от УЧПУ в
зависимости от состояния режущей кромки круга позволяет ком-
пенсировать его износ
Износ шлифовального круга оказывает также влияние на эко-
номические показатели шлифования. Например, при некоторых ви-
дах обработки высоколегированных сталей и твердых сплавов
расход абразивного материала является основной составной частью
себестоимости обработки, а уменьшение скорости резания, выз-
183
ванное изменением диаметра шлифовального круга снижает про-
изводительность и качество шлифования.
Стойкость круга является одним из основных показателей
процесса шлифования, в значительной степени определяя себе-
стоимость и производительность обработки.
Рис. 6.4. Плоскошлифовальиый станок с ЧПУ:
/ — круг, 2 — шлифуемая деталь, 3 — стол, 4 — копировальное устройство для
правки, 5 — шаблон копира, 6 — УЧПУ
Износ шлифовального круга оказывает также влияние на эко-
номические показатели шлифования. Например, при некоторых
видах обработки высоколегированных сталей и твердых сплавов
расход абразивного материала является основной составной
184
частью себестоимости обработки, а уменьшение скорости реза-
ния, вызванное изменением диаметра шлифовального круга сни-
жает производительность и качество шлифования.
Стойкость круга является одним из основных показателей про-
цесса шлифования, в значительной степени определяя себестои-
мость и производительность обработки.
Нестабильность режущих свойств абразивных кругов, измене-
ние характеристик обрабатываемых материалов и величины сни-
Рис. 6.5. Правка круга в процессе обработки:
а — периодическая, б — непрерывная; /—деталь, 2 — круг, 3 — алмазный
ролик
маемого припуска, а также применяемых СОЖ требуют оператив-
ной корректировки режима резания в процессе шлифования.
Поэтому УЧПУ, применяемые на шлифовальных станках, дол-
жны обеспечивать ручной ввод и редактирование УП непосредст-
венно у станка, а также ввод технологических и геометрических
коррекций в процессе обработки. Такая коррекция может произ-
185
водиться вручную (оператором) или автоматически (с помощью
приборов активного контроля).
Циклы плоского шлифования на различных станках значитель-
но отличаются друг от друга: например, в станках с прямоуголь-
ным столом при обработке торцом круга отсутствует поперечная
подача; в станках с круглым столом при обработке торцом круга
подача на врезание является непрерывной; в станках для глубин-
ного шлифования весь припуск снимается за один рабочий ход
и т. д. На рис. 6.6 показаны типовые циклы плоского шлифова-
ния периферией круга, применяемые в станках с прямоугольным
столом.
Как видно из рис. 6.6, циклы обработки даже в шлифоваль-
ных станках одной группы весьма разнообразны. Поэтому для
управления шлифовальными станками создают или специальные
или универсальные УЧПУ Универсальные УЧПУ (более сложные
по конструкции и более высокой стоимости по сравнению со спе-
циальными) обладают расширенными функциональными возмож-
ностями, что позволяет использовать их как унифицированные
системы для управления различными шлифовальными станками.
Ниже указаны некоторые особенности плоскошлифовальных
станков.
Число управляемых координат в станках с горизонтальным
шпинделем и обработкой периферией круга следующее: одна
(вертикальная подача шлифовального круга, если механизм прав-
ки расположен на столе или колонне станка); две (вертикальная
и поперечная подача шлифовального круга, если механизм прав-
ки расположен на столе или колонне станка); три (вертикаль-
ная и поперечная подача шлифовального круга и вертикальная
подача правки, если механизм правки расположен на шлифоваль-
ной бабке). Дополнительно осуществляется управление от УЧПУ
следующими параметрами: частотой вращения шлифовального
круга (для стабилизации скорости резания при износе круга);
частотой вращения круглого стола, на котором закреплена де-
таль (для стабилизации скорости точки контакта круга с деталью
и подачи на оборот круга;) подачей стола (в станках для глубин-
ного шлифования). В плоскошлифовальных станках с вертикаль-
ным шпинделем и обработкой торцом круга одна управляемая
координата (вертикальная подача правки при контроле положения
круга относительно правящего инструмента).
Чтобы удовлетворить требования по пслу управляемых коор-
динат, УЧПУ шлифовальными станками изготовляют по модуль-
ному принципу, допускающему наращивание числа управляемых
координат.
Для шлифовальных станков характерно наличие одной одно-
временно управляемой осп координат. В некоторых профнлешли-
фовальных станках для обеспечения линейной и круговой интер-
поляции при профилировании круга возможно одновременное дви-
жение по двум координатам.
Наличие двух одновременно работающих координат позволяет
186
Рис. 6.6. Типовые циклы плоского шлифования периферией круга, приме-
няемые в станках с прямоугольным столом:
<2 — многопроходное шлифование детали, ширина которой больше ширины круга,
•5 — многопроходное шлифование детали, ширина которой меньше ширины круга,
J — глубинное шлифование, г — комбинированное (глубинное и многопроходное)
шлифование; / — исходное положение шлифовального круга, 2 — ускоренный под-
вод шлифовального круга, 3—переход с ускоренной подачи па форсированную,
4 — форсированная вертикальная подача, 5 — касание круга с деталью, 6 — попереч-
ные подачи после каждого реверса стола, 7 — черновая дискретная подача, Я —
черновая правка, 9 — коррекция координаты после правки. 10 — чистовые дискрет-
я:.и- подачи, 11—чистовая правка, 12 — выхаживание, 13— возврат круга в коорди-
нату начала обработки следующей детали, 14 — ускоренное движение стола. 15 —
рабочая подача стола (движение стола влево обозначено знаком «-г>, движение
стола вправо — зпако-м «—» )
точку.
Величина дискреты по осям вертикальной подачи круга и
правки 1 мкм, а по оси поперечной подачи круга от 1 до 10 мкм
(в зависимости от требований к станку).
Координата продольного перемещения стола имеет дискрету
от 10 до 100 мкм (в станках для глубинного шлифования).
Характерен также диапазон изменения величин управляемых от
УЧПУ непрерывных и дискретных подач: вертикальная подача
круга или правки: дискретные подачи — от 1 до 100 мкм, непре-
рывные установочные перемещения—10...100 мм/мин для форс:
рованного подвода и до 1 м/мин для ускоренного хода; поперечная
подача круга: дискретные подачи — от 1 мм до 70—80% ширины
круга, непрерывные перемещения — от 0,1 до 10 м/мин; подача
стола: непрерывные подачи от 1 до 35 м/мин, от 5 мм/мин до
10 м/мин (в станках для глубинного шлифования); частота вра-
щения шлифовального круга: вверх от номинальной — в 1,5...2
раза для поддержания скорости резания при износе круга и вниз
от номинальной в 2—3 раза для выбора оптимальной по сообра-
жениям технологии скорости резания.
Вертикальное перемещение круга и правки и поперечное пере-
мещение круга не превышает 1 м. В то же время продольное пе-
ремещение стола может достичь 10 м.
Для обеспечения точности перемещения применяются линей-
ные измерительные преобразователи.
На станке устанавливаются датчики технологических пара-
метров: усилий, мощности, уровня вибраций и др. и в микропро-
цессорных УЧПУ предусматривается возможность реализации
алгоритмов оптимизации процесса обработки.
Опасность травматизма при разрыве абразивного инструмента
предъявляет к системе ЧПУ плоскошлифовальных станков ряд
дополнительных требований. К ним относятся: повышенная надеж-
ность УЧПУ, наличие развитой системы диагностики ЧПУ, при-
водов и оборудования станка, а также разработка специальных
мероприятий, снижающих вероятность ошибки оператора при
вводе управляющих программ.
П л о с к о ш л и ф о в а л ь н ы й станок мод. ЗЕ711БФ1 с
прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем, оснащенный
однокоординатным УЧПУ, предназначен для обработки плоских
поверхностей. На пульте УЧПУ программируются (в пределах
снимаемого припуска) вертикальное перемещение шлифовальной
бабки при черновой и чистовой подачах и число выхаживаний.
Шаговый двигатель привода подач управляется от автономного
блока. Компенсация износа круга (дискретность 1 мкм)
производится вручную нажатием кнопки на пульте управления
станка.
Плоскошлифовальный станок мод. ЗП725Ф2 с
прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем оснащен од-
нокоординатным УЧПУ, осуществляющим управление вертикаль-
188
ными перемещениями шлифовальной бабки и правкой круга. В ка-
честве привода вертикального перемещения используется шаговый
двигатель. Поперечное перемещение шлифовальной бабки и дви-
жение стола осуществляются от гидроцилиндров.
На станке реализован следующий цикл обработки: ускоренный
подвод круга; форсированный подвод круга; черновая обработка;
первое выхаживание; первая правка (с компенсацией износа
круга); чистовая обработка; второе выхаживание; доводочная об-
работка; третье выхаживание.
Любой элемент цикла при необходимости может быть исклю-
чен.
Плоскошлифовальный станок мод. ЗЕ756Ф2-02 с
выдвижным круглым электромагнитным столом и вертикальным
шпинделем, оснащенный однокоординатным УЧПУ, предназначен
для шлифования плоскостей различных деталей из ферромагнит-
ных сплавов торцом кольцевого либо сегментного круга. Так как
обработка на этих станках характеризуется большим износом
шлифовального круга, УЧПУ управляет перемещением не шлифо-
вальной бабки, а правящего инструмента — алмаза. При этом вы-
ход в заданную координату шлифовального круга контролируется
по его касанию с алмазом.
Все движения в станке осуществляются от электроприводов:
перемещение алмазов — от электродвигателя постоянного тока;
перемещение шлифовальной бабки — от шагового электродвига-
теля, остальные движения — от асинхронных электродвигате-
лей.
УЧПУ состоит из блока цифровой индикации и блока управ-
ления на интегральных элементах. Блок индикации (совместно
с датчиком положения) служит для измерения и визуального от-
счета линейных перемещений алмаза, запоминания координат и
для управления торможением привода перемещения алмаза при
подходе к задаваемым координатам.
Блок управления осуществляет ввод, суммирование и запоми-
нание координат, набранных на программных переключателях
пульта УЧПУ, а также обеспечивает связь между УЧПУ и стан-
ком.
На программных переключателях пульта УЧПУ набираются:
размер заготовки и величина чистового припуска; размер гото-
вого изделия и величина допуска.
Плоскошлифовальный станок мод. ЗЛ722ВФ2 с
прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем, оснащенный
трехкоординатным УЧПУ, предназначен для обработки плоских и
профильных многоступенчатых поверхностей. УЧПУ управляет по-
перечным перемещение.м шлифовальной бабки и вертикальными
перемещениями бабки и механизма правки, осуществляемыми от
электроприводов постоянного тока.
УЧПУ мод. 2Р22-31 (на базе микроЭВМ «Электроника-60»)
обеспечивает автоматический вызов цикла правки при затуплении
круга; профильную правку круга; адаптивное управление режи-
189
мом шлифования; выдачу управляющих команд для поддержания
заданной скорости резания при износе круга.
Цикл обработки при плоском шлифовании состоит из отдель-
ных этапов, на каждом из которых станок работает по жесткому
алгоритму. После завершения очередного этапа по командам от
УЧПУ происходит переход к следующему этапу.
Большинство циклов плоского шлифования может быть состав-
лено из ограниченного числа этапов.
Рис. 6.7. Граф-схема обобщенного цикла пло-
ского шлифования:
О — исходное положение механизмов станка; этапы
цикла: 1 — ускоренного позиционирования шлифо-
вального круга в заданную координату, 2 — форси-
рованного подвода шлифовального круга до касания
с деталью, <3 — черновой обработки, 4— черновой
правки шлифовального круга. 5 — чернового выха-
живания, 6 — чистовой обработки, 7 — чистовой
правки, 8 — чистового вых живапия
Наглядно формирование
цикла плоского шлифова-
ния из отдельных этапов
может быть представлено
граф-схемой, показанной
на рис. 6.7. Вершины гра-
фа соответствуют отдель-
ным этапам, а дуги — ус-
ловиям перехода от одно-
го этапа к другому.
Переход gOi из исход-
ного состояния 0 в другие
производится по команде
«Пуск цикла» с учетом
информации от УЧПУ.
Переход gb из состояния
1 «Ускоренный подвод»
в состояние 2 «Форсиро-
ванный подвод» осуществ-
ляется по достижении за-
даваемой координаты, оп-
ределяемой полем допу-
ска припуска на обработ-
ку. Условием перехода
g?3 из состояния 2 в со-
стояние 3 «Черновая об-
работка» является дости-
жение задаваемой в
программе координаты
заготовки либо команда устройства контроля касания круга с де-
талью.
Момент касания может определяться различными способами:
по изменению тока или мощности, потребляемой приводом шли-
фовального круга, по повышению уровня вибраций, шума, по
появлению «искры». Наибольшее распространение в плоскошлифо-
вальных станках получили устройства, основанные на контроле
активной мощности или тока.
Процесс касания круга с деталью сопровождается ударным
врезанием, поэтому во избежание превышения допустимой глуби-
ны прижога (зависит от величины снимаемого припуска), целе-
сообразно форсированную подачу назначать в зависимости от ве-
личины припуска.
390
Переход £34 из состояния 3 в состояние 4 «Черновая правка»
может задаваться по достижении определенной координаты, съема
заданного объема металла, по истечении заданного времени шли-
фования либо после отработки заданного числа ходов стола. Пе-
речисленные условия перехода не учитывают реальной режущей
способности круга.
Более целесообразно формирование перехода по условию зату-
пления круга, которое может определяться путем контроля раз-
личных параметров процесса шлифования, таких как вибрации,,
радиальная составляющая силы резания, коэффициент режущей
способности круга. В станках, в которых стабилизация силовых
параметров производится автоматическим регулированием подачи
на врезание, затупление круга может определяться снижением
подачи V по сравнению с ее начальным значением Ун при работе
с заправленным кругом:
кя-у<уя.
Здесь Кп — коэффициент, определяющий допустимое снижение
режущей способности круга за период его работы между прав-
ками; V Ун — соответственно текущее начальное значение по-
дачи на врезание.
Велйчш коэффициента Л’п может программироваться операто-
ром, исходя из опыта обработки предыдущих деталей или рассчи-
тываться в УЧПУ на основании экономической целесообразности
проведения правки.
При этом время съема оставшейся части припуска заправлет
ным кругом определяется из выражения:
Д/.(ГК-У)
где D, L—соответственно ширина и длина обработки; У, Ук —
текущее и конечное значения координаты припуска; W — величи-
на дискретной поперечной подачи; од— скорость детали.
Время съема оставшейся части припуска незаправленным кру-
гом
Д£(ГК-Г)
0
Условие экономической целесообразности правки шлифоваль-
ного круга:
Д (г'он + Тпр) + ^/-£'-
Здесь Е, И — соответственно себестоимость станкоминуты и за-
траты на абразивный инструмент в минуту: тпр — время цикла
правки.
191
Возврат в состояние 3 «Черновая обработка» осуществляется
по окончании правки. В зависимости от величины чернового
припуска в процессе черновой обработки возможны несколько
черновых правок.
По окончании съема чернового припуска осуществляется пере-
ход в состояние 6 «Чистовая обработка».
Переходу к чистовой обработке может предшествовать черно-
вое выхаживание (состояние 5), программируемое оператором.
Окончание выхаживания может определяться по окончании про-
граммируемой выдержки времени или после подсчета заданного
числа циклов движения стола либо бабки. Переход может вы-
полняться также автоматически (без программирования) при сни-
жении величины деформации детали и станка или силовых пара-
метров шлифования до заданных величин, а также по истечении
выдержки времени на выхаживание, рассчитываемой по величине
постоянной времени процесса шлифования.
Разделение процесса съема припуска на черновой и чистовой
этапы является условным и отражает лишь необходимость сниже-
ния интенсивности съема припуска при подходе к окончательному
размеру детали. При больших величинах оставшегося припуска
интенсивность его съема выбирается из условия обеспечения ми-
нимума приведенных затрат, а по мере приближения к размеру
детали, интенсивность съема снижают таким образом, чтобы глу-
бина распространения прижогов и величина вертикальной состав-
ляющей деформации детали и станка не превысили оставшегося
припуска на обработку.
В большинстве плоскошлифовальных станков с ЧПУ переход
от этапа <3 к этапу 6 программируется оператором как координата
перехода от чернового шлифования к чистовому.
При наличии в системе соответствующего математического
обеспечения, позволяющего определить упругие деформации де-
тали и станка и рассчитать глубину прижогового слоя, определе-
ние точки перехода к чистовой подаче, может быть автоматизи-
ровано.
Например, в качестве условия перехода на чистовую подачу
может быть использовано неравенство:
An(Q)<rr-X
где hn (Q)—глубина распространения прижогов, является функ-
цией интенсивности съема припуска Q; Уг — координата готового
размера детали.
Переход g57 из состояния чистовой обработки к чистовой прав-
ке (состояние 7) и обратно осуществляется аналогично черновой
правке. Переход g5% в состояние 8 «Чистовое выхаживание» в
большинстве станков программируются по достижении задавае-
мой в программе координаты конца чистового припуска.
При наличии в системе датчиков деформации либо возможно-
стей прогнозирования величины вертикальной составляющей де-
формации детали и станка на основе предшествующих исследова-
192
НИЙ, переход g6& к этапу 8 может осуществляться при равенстве
величин оставшегося припуска на обработку и деформации детали
и станка:
/zjQ) = Kr-K
где hg (Q)—величина деформации детали станка, функция
интенсивности съема припуска.
Условие перехода из состояния чистового выхаживания в ис-
ходное состояние 0 формируется аналогично условию окончания
чернового выхаживания.
Для реализации оптимального цикла шлифования необходимо
решить задачу оптимизации отдельных его этапов. Так, затраты
на реализацию этапов 1 и 2 определяются временем позициони-
рования узлов станка и могут быть снижены при увеличении ско-
ростей быстрых и форсированных ходов.
Затраты на этапы 4 и 7 определяются компоновкой станка и
способом правки. Затраты на этапы 5 и 8 могут быть уменьшены
повышением жесткости станка, применением устройств контроля
величины деформаций. Затраты на этапы 3 и 6 определяются вы-
бором режимов обработки. Методы их минимизации рассмотрены
ниже.
Синтез цикла шлифования из перечисленных этапов обычно
программируется оператором, исходя из имеющегося опыта по
требованиям к точности и качеству детали с учетом свойств об-
рабатываемого материала и шлифовальных кругов.
При этом в случае невысоких требований к точности детали
и высокой жесткости станка отдельные этапы цикла (например,
черновое выхаживание) могут быть исключены. При малых от-
клонениях допусков величин припуска на заготовках, этап фор-
сированного подвода может быть исключен, а при малых величи-
нах самих припусков могут быть исключены этапы черновой об-
работки, черновой правки и чернового выхаживания.
Синтез цикла шлифования может выполняться автоматически,
для этого УЧПУ должно содержать математическое обеспечение,
позволяющее по данным чертежа детали и прогнозируемым или
тестируемым характеристикам режима обработки выбрать опти-
мальную конфигурацию цикла.
Некоторые из рассмотренных показателей плоского шлифова-
ния характерны также для других групп шлифовальных станков.
Однако каждая группа имеет свои специфические особенности,
как по конструктивному исполнению станка, так и по алгоритмам
управления. Так, например, торцекруглошлифовальный станок с
ЧПУ имеет три координаты формообразования и шесть вспомо-
гательных установочных координат позиционирования (рис.
6.8). К координатам, работающим в процессе шлифования, отно-
сятся: X — перемещение шлифовальной бабки; Z — движение стола
с деталью; С — вращение детали с остановкой в определенном поло-
жении для замера диаметра детали, имеющей шлицы или пазы
(рис. 6.9, 6.10). Кроме этих координат для шлифования нежест-
7-281 193
Рис. 6.8. Компоновка торцекруглошлифовального стайка:
1, 3 — узкодиапазонный и широкодиапазоиный прибор активного контро
ля. 2 — стол с центрами для крепления детали, 4 — шлифовальный круг,
5 — прибор осевой ориентации, 6 — шлифовальная бабка
Рво. 6.9. Последовательность шлифования шеек многоступенчатого
валаз
1 — круг, 2—12 — позиции шлифования
ких деталей в центрах применяется управляемый по программе
люнет.
Вспомогательные механизмы и установочные перемещения вы-
полняются по координатам: У — оси приборов активного контроля;
В—поворот стола перед обработкой
конуса; W — перемещение прибора
осевой ориентации круга относительно
детали при обработке ступенчатых ва-
лов; U — смещение задней бабки для
корректировки цилиндричности.
На таком станке кроме круглого
шлифования можно выполнить обра-
ботку галтелей с различными радиуса-
ми (скруглений между ступенями),
обработку некруглых поверхностей,
фигурную правку круга алмазом и
т. д. Обеспечивается произвольная
последовательность обработки ступе-
ней валов, что позволяет повысить
точность обработки (см., например,
рис. 6.9). Программно-математическое
обеспечение УЧПУ позволяет выпол-
нить в процессе обработки ряд вспо-
могательных расчетов и реализовать
сложные циклы обработки. Измерение
детали может производиться в процес-
се обработки и при останове по про-
грамме в определенном угловом поло-
жении, если деталь имеет шлицы (см.
рис. 6.10).
Пример цикла шлифования с про-
межуточным отскоком (пунктирная
кривая), выполняемым после черново-
го шлифования, приведен на рис. 6.11.
Такой цикл позволяет увеличить про-
изводительность и повысить точность
обработки за счет снятия упругих де-
формаций детали. Сплошной кривой
показан цикл без отскока.
Цикл круглого шлифования с
промежуточным отскоком позволя-
ет сократить время обработки и
повысить точность за счет снятия упругих деформаций детали.
Это иллюстрируется рис. 6.11. После перемещения бабки в про-
цессе чернового шлифования деталь деформируется (этап 2 на
рис. 6.11). При отскоке круга и последующем возврате в коорди-
нату заданного размера производится съем остаточного припуска,
обусловленного деформацией и выполняется третий этап — выха-
живание.
Рис. 6.10. Широкодиапазон-
ный прибор активного конт-
роля:
1 — измеряемый вал со шлица-
ми, 2 — измерительные губки,
3 — выдвижной шток, 4 — ли-
нейный измерительный преобра-
зователь (в кожухе)
7*
195
Применение прецизионных линейных датчиков перемещения,
приборов активного контроля, управляемых по программе, исполь-
зование вычислительных возможностей микропроцессорных УЧПУ
позволило обеспечить повышение производительности и точности
Рис. 6.11. Цикл шлифования:
а — изменение перемещения и скорости подачи, б — направление движения круга и упру»
гие деформации детали; / — холостой ход, 2 — черновое шлифование, 3 — тонкое шлифо*
вание (выхаживание), 4 — отскок, 5 —чистовое шлифование, 6 — отвод круга
финишной обработки. Диагностические программы позволяют
идентифицировать отклонения в процессе шлифования и опреде-
лить требуемые подналадки (см. также часть I гл. 2, 3).
6.2. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ С ЧПУ
Особенности зубообрабатывающих станков с ЧПУ рассмотрим
на примере зубофрезерного станка.
При зубофрезеровании УЧПУ должно обеспечить: согласован-
ные перемещения (с заданной точностью) исполнительных меха-
низмов станка, участвующих в формообразовании; автоматиче-
ский расчет настройки станка; реализацию стандартных циклов
обработки, существенно упрощающих подготовку УП.
Замена кинематических связей электронными позволяет уп-
ростить конструкцию станка путем исключения из нее ряда меха-
низмов (редукторов, зубчатых передач и др.).
1.96
Применение систем ЧПУ для зубофрезерных станков дает
возможность реализовать максимальную степень автоматизации,
включая автоматический расчет настроек. Это требует разработки
специального программно-математического обеспечения. Кроме
расчета настроек ПрО должно обеспечивать выполнение типовых
циклов для различных типов шестерен. Введение типовых циклов
существенно упрощает стадию подготовки управляющих программ,
так как изменяются лишь параметры цикла.
Информация, задаваемая в программу обработки зубчатых
колес, включает в себя следующие разделы.
1. Данные о цикле обработки (последовательность выполнения
перемещений, выдача технологических команд и т. д.), зависящие
от вида обрабатываемого колеса (прямозубое, косозубое, червяч-
ное, блок зубчатых колес и т. д.) и не зависящие от его пара-
метров. Алгоритмы циклов обработки вводятся в постоянную па-
мять УЧПУ; их выбор производят с помощью клавиш на пульте
УЧПУ.
2. Информация о параметрах обрабатываемого колеса, инстру-
мента и режиме обработки, изменяющаяся при переходе на
новую партию обрабатываемых деталей и хранящаяся в оператив-
ном запоминающем устройстве; эта информация вводится с кла-
виатуры пульта УЧПУ.
3. Информация, содержащая параметры кинематических цепей
станка, данные о времени разгона и торможения приводов. Эта
информация является постоянной для данной модели станка и
вводится в энергонезависимую область УЧПУ при отладке ком-
плекса «станок — УЧПУ».
4. Алгоритмы математических зависимостей, характеризующие
взаимосвязанные перемещения по координатам и хранящиеся в
постоянной памяти УЧПУ Эти зависимости определяют соотно-
шение скоростей перемещения по координатным осям станка
(по трем — при обработке косозубых, прямозубых и червячных
колес; по четырем — при обработке шестерен с конусным и бочко-
образным зубом).
Зубофрезерный станок, предназначенный для обработки широ-
кой номенклатуры прямозубых, косозубых и червячных колес, ко-
лес с конусным и бочкообразным зубом, должен иметь следующие
управляемые (от УЧПУ) координаты: X, У— перемещение инст-
румента в горизонтальной и вертикальной плоскости соответст-
венно; Z — перемещение инструмента вдоль своей оси; U, Из-
вращение инструмента и стола соответственно.
На рис,. 6.12 приведена кинематическая схема зубофрезерного
станка мод. МА70Ф4 с ЧПУ.
Автоматически переключаемая коробка 1 передач привода
фрезы обеспечивает работу станка в оптимальном режиме. В стан-
ке предусмотрена жесткая механическая связь между двигателем
D-в фрезы и столом станка, осуществляемая через зубчатую пере-
дачу 2, передачу 3 цепи деления и дифференциал D. Для всех
управляемых координат станка используются следящие приводы
197
постоянного тока с высокомоментными двигателями. Необходимая
скорость перемещения стола станка обеспечивается регулирова-
нием (посредством УЧПУ через дифференциал D) частоты вра-
щения двигателя Dw.
Поворот фрезерного суппорта может быть автоматизирован без
использования УЧПУ, для чего механизм поворота снабжается же-
сткой электромагнитной муфтой, соединяющей суппорт с кинема-
тической цепью привода фрезы. На суппорте должны быть пре-
дусмотрены ограничительные и аварийные конечные выключа-
Рис. 6.12. Кинематическая схема зубофрезерного станка мод.
МА70Ф4 с ЧПУ
тели, а также датчики грубой и точной установки нулевого поло-
жения суппорта.
С клавиатуры УЧПУ в постоянную память вводится угол нак-
лона суппорта с учетом направления перемещения, после чего
рассчитывается число импульсов, которое необходимо подать на
привод фрезы для перемещения суппорта на заданный угол.
Для зубофрезерных станков с ЧПУ, работающих по методу
обката червячной фрезой, характерно пять основных циклов об-
работки, соответствующих типам обрабатываемых колес (косозу-
бые; прямозубые; с бочкообразным или конусным зубом; блок зуб-
чатых колес; червячные).
Цикл обработки одновенцовых прямозубых колес приведен на
рис. 6.13, а, на котором последовательность перемещений обоз-
начена цифрами. Выход в точку Ох (нулевую для координаты X)
обеспечивается датчиками грубой и точной установки (нулевые
точки координат У и L на рисунке не показаны). Каждый цикл
предусматривает автоматический выход в точку Ох перед нача-
лом обработки.
Перемещение Л1 фрезерной стойки на ускоренном ходу, глуби-
198
на А2 и А3 первого и второго рабочих ходов, а также перемеще-
ния Bj и В2 вдоль оси зуба для первого и второго рабочих ходов
задаются с пульта УЧПУ; остальные перемещения цикла форми-
руются автоматически. Модификации циклов обработки создаются
на базе обобщенного цикла с заданием величин и знаков переме-
щений параметров А и В.
Для одновенцового косозубого или прямозубого колеса может
быть сформировано восемь модификаций циклов, которые скла-
дываются из одно-двухпроходной обработки на попутной (или
встречной) подаче с оадиальным или тангенциальным врезанием.
При работе за один рабочий ход В2 = 0; при работе без радиаль-
ного врезания А2=0; при работе со встречной подачей Bi имеет
знак «—», а с попутной — знак «+».
На базе обобщенного цикла можно обрабатывать прямозубые
или косозубые одновенцовые колеса в следующих упрощенных цик-
лах: 1) с радиальным врезанием, за два рабочих хода, со встреч-
ной или попутной подачей (величина В\ задается соответственно
со знаком «—» или «+»); 2) без врезания, за два рабочих хода,
со встречной пли попутной подачей (Д задается соответственно
со знаком «—» или «+»; А2 = 0); 3) с радиальным врезанием, за
один рабочий ход, со встречной или попутной подачей (Bi за-
дается соответственно со знаком «—» или « + »; В2 = 0); 4) без
врезания, за один рабочий ход, со встречной или попутной пода-
чей (Д задается соответственно со знаком «—» или «+»; А2=0
и Вг=0).
Цикл обработки двухвенцового прямозубого блока зубчатых
колес представлен на рис. 6.13, б. Точка 0% является нулевой точ-
кой координаты X. С пульта управления УЧПУ выбираются сле-
дующие геометрические параметры цикла: перемещение А, фре-
зерной стойки на ускоренном ходу; перемещения Bi и В2 первого
и второго венцов вдоль оси зуба; расстояние В3 между венцами.
Перемещение В\ может задаваться со знаками «+» или «—»;
остальные перемещения формируются автоматически.
Цикл обработки червячного колеса с радиальным врезанием
и протягиванием представлен на рис. 6.13, в. Точка 1 является
нулевой точкой координаты X, автоматический выход в которую
обеспечивается перед началом цикла. С пульта управления УЧПУ
задаются следующие параметры цикла: перемещение А! фрезер-
ной стойки на ускоренном ходу; величина А2 участка врезания;
величина ±С и направление участка протягивания. При обработке
червячного колеса с радиальным врезанием без протягивания ве-
личина С = 0; при обработке без радиального врезания А2=0; ос-
тальные перемещения цикла формируются автоматически.
Для червячного колеса могут быть сформированы следующие
модификации циклов обработки: с радиальным врезанием и про-
тягиванием вправо или влево, что достигается изменением знака
при вводе параметра С; с радиальным врезанием без протягива-
ния (С=0), при этом в точке 3 продолжается вращение фрезы и
стола, а фрезерная стойка остается неподвижной при прохожде-
199
Рис. 6.13. Циклы обработки:
- одновеыцовых пркмозубых колес, б — двухвенцовых блоков колес, в — червячных колес, г — колес с бочкообраз-
ным зубом, д —косозубых колес с конусным зубом
нии всего углового пути; без врезания с протягиванием (вправо
или влево), при этом Д2 = 0, параметр С задается со знаком « + »
или «—».
При обработке зубчатых колес с бочкообразным зубом (рис.
6.13, а) с пульта УЧПУ задаются следующие параметры цикла:
перемещение At фрезерной стойки на ускоренном ходу; длина Л2
участка врезания; перемещение ±Bi (и его направление) вдоль
оси зуба; радиус бочки зуба. Остальные перемещения цикла фор-
мируются автоматически.
В процессе формообразования колеса с бочкообразным зубом
участвуют координаты X, У, U и W и применяется круговая ин-
терполяция в плоскости X, У. Предусмотрена возможность обра-
ботки колеса с бочкообразным зубом с черновым и чистовым
проходами.
При обработке одновенцовых косозубых колес с конусным
зубом (рис. 6.13, д) цикл обработки характеризуется четырьмя
одновременно работающими координатами в режиме линейной ин-
терполяции и отличаются от цикла обработки одновенцовых зуб-
чатых колес введением участков Л3 и А4, обеспечивающих наре-
зание конусного зуба. Для данного обобщенного цикла могут быть
автоматически сформулированы такие же модификации, что и для
цикла обработки одновенцовых зубчатых колес.
Глубина резания при зубофрезеровании является переменной
величиной. По мере прохождения участков входа и выхода фрезы
глубина резания изменяется от нуля до максимального значения.
Использование фрез диаметром 80—120 мм обусловливает значи-
тельную протяженность этих участков. Повышение производитель-
ности зубофрезерования может быть достигнуто изменением по-
дачи (при врезании я выходе инструмента) по определенному
закону. УЧПУ позволяет использовать различные закономерности
регулирования подачи как на участках входа, так и на участках
выхода фрезы из зубчатого колеса.
На пульте оператора УЧПУ (рис. 6..14) размещены органы
управления системой. С пульта оператора в постоянную память
вводится информация, необходимая для функционирования УЧПУ.
На дисплей может быть выведена алфавитно-цифровая информа-
ция: номер отрабатываемого кадра в пределах заданного цикла;
текущее положение исполнительного органа станка относительно
исходного или нулевого положения; вводимые в память или редак-
тируемые параметры станка.
Мнемонические обозначения символов на панели пульта УЧПУ
приведены в табл. 6.1.
Режимы работы зубофрезерного станка и УЧПУ. Программа
«Диспетчер режимов», входящая в состав программно-математи-
ческого обеспечения зубофрезерного станка, предусматривает сле-
дующие режимы работы станка и УЧПУ: наладка станка; авто-
матический; выход в исходное положение; ввод исходных данных
или параметров станка; редактирование исходных данных или
параметров станка; сброс; вывод данных.
201
Режимы «Наладка станка», «Автоматический», «Выход в исход-
ное положение» задаются переключателем режимов работы, рас-
положенным на пульте станка. Сигналы переключателя поступают
в модуль ввода УЧПУ. Остальные режимы задаются с клавиатуры
пульта оператора УЧПУ. Следует отметить, что математическое
обеспечение предусматривает приоритет режимам, заданным на
пульте станка.
Наладочный режим обеспечивает безразмерное перемеще-
ние по всем управляемым координатам станка; переключение пе-
Рис. 6.14. Пульт оператора УЧПУ с полем ввода зубофрезериых
символов:
/ — поле выбора режимов работы УЧПУ, 2 — поле выбора подрежимов ра-
боты УЧПУ, 3 — поле сигнализации, 4 — поле ввода параметров цикла, де-
тали, инструмента, режимов обработки, 5 — поле редактирования, 6 — на-
борное поле, 7 — поле клавиатуры электрической пишущей машинки, 8 —
дисплей, 9 — кнопка аварийного отключения
редач фрезы, стола и реверс цепи деления; поворот суппорта; инди-
кацию текущего положения перемещаемого узла станка. Для
управления перемещениями узлов станка в наладочном режиме на
пульте станка предусмотрены: переключатели выбора направления
перемещений по координатам X, Y, Z, V и W; переключатель ско-
рости перемещения в наладочном режиме, обеспечивающий быст-
рый ход, медленный ход и шаговый режим скорости быстрого и
медленного ходов, а также время разгона, зависящее от парамет-
ров станка. Перемещения по координатам станка в наладочном
режиме производятся поочередно.
Для переключения передач в наладочном режиме из схемы
электроавтоматики станка на модуль ввода выдается единичный
202
Таблица 6.1
Наименование клавиши Мнемоническое обозначение Месторасположеч 1
Ввод Поле выбора режи- мов
Вывод
Поиск кадра н>
Редактирование
Предварительный набор
Автоматический
Сброс //
Наладка
Поиск начала програх. > Поле выбора под- режимов
203
Продолжение табл. 6.1
Наименование клавиши Мнемоническое обозначение Месторасположение
Останов с подтверждением Поле редактирова- ния
Найти
Перемещение информации вправо
Перемещение информации влево —
Заменить символ управляющей программы
Ввод от ЭВМ верхнего уровня Поле выбора под- режимов
Поиск базового кадра ш>
Блокировка движения
Кадр
204
Продолжение табл. 6.1
Наименование клавиши Мнемоническое обозначение Месторасположение
Ввод с пульта оператора Поле редактирова- ния
Вставить символ в управляющую программу
Исключить символ из управляющей программы [3^
Стереть символ управляющей про- граммы
Пуск ф Поле сигнализации
Стоп (7^
Сбой (сигнальная лампа) ? •
Работа (сигнальная лампа)
205
сигнал, по которому устанавливается частота вращения фрезы,
соответствующая наладке. Вращение фрезы продолжается до по-
лучения нулевого сигнала. Переключение переборов в этом режиме
обеспечивается схемой автоматики станка. В режиме «Автомати-
ческий» переключение передач производится от УЧПУ по техноло-
гическим командам.
Режим выхода в исходное положение предусмот-
рен по координатам X, Y, Z и углу наклона суппорта. Этот режим
осуществляется при подаче сигналов от переключателей выбора
направления перемещения по координатам независимо от задан-
ного знака перемещения. Для выхода в исходное положение по
каждой из координат предусмотрены датчики грубой и точной
установки исходного положения. В начальный момент осуществля-
ется перемещение исполнительного органа станка на быстром ходу
к исходному положению. При переключении датчика грубой уста-
новки исходного положения происходит торможение до скорости
0,3—0,5 м/мин, а при переключении датчика точной установки
исходного положения процессор выдает сигнал «Нуль координат»
и прекращает подачу импульсов программы на вход блока управ-
ления следящими приводами. Затем в указанном блоке переписы-
вается информация из счетчика положения в счетчик рассогласо-
вания, который содержит информацию о величине рассогласования
между фактическим положением исполнительного органа станка и
положением, заданным программой.
В автоматическом режиме выполняется обработка
детали в соответствии с программами технологических циклов,
хранящимися в постоянной памяти УЧПУ Начало обработки за-
дается сигналом «Пуск», который может быть подан с пульта стан-
ка или с пульта оператора УЧПУ В этом режиме возможна не-
прерывная обработка или обработка с запрограммированным
остановом. Работа в автоматическом режиме сопровождается ин-
дикацией номера текущего кадра цикла и текущей геометрической
информацией о перемещениях исполнительного органа станка.
Для функционирования станка в автоматическом режиме с
пульта оператора должна быть задана необходимая исходная ин-
формация.
Выбор режимов (работы УЧПУ) «Ввод», «Редактирование»,
«Сброс», «Вывод» выполняется с клавиатуры пульта оператора
УЧПУ.
В режиме «Ввод» осуществляется последовательное счи-
тывание и ввод в постоянную память исходной информации или па-
раметров станка. Ввод исходной информации производится в под-
режиме «Ввод с пульта оператора».
В режиме «Редактирование» осуществляется визу-
альный контроль технологической программы и параметров стан-
ка, поадресная замена или исключение информации, а также вне-
сение в эту информацию дополнительных адресов. При этом ис-
пользуется клавиатура поля редактирования пульта оператора
206
В режиме «Сброс» обеспечивается обнуление зоны рабо-
чей памяти и индикации.
В режиме «Вывод» на перфоленту выводится информа-
ция, хранящаяся в памяти УЧПУ Для вывода данных на перфо-
ленту к УЧПУ должен быть подключен перфоратор.
Контрольные вопросы
1. В чем отличие шлифовальных станков с ЧПУ от других групп станков
с точки зрения задания управляющей программы?
2. Какие датчики технологических параметров применяются в шлифовальных
стайках?
3. Назовите основные этапы цикла плоскошлифовального станка.
4. За счет чего выполняется формообразование в зуборезных станках с
ЧПУ?
5. Какие координаты станка с ЧПУ участвуют в формообразовании при
обработке косозубых колес?
6. Какие функции реализует система ЧПУ в зубообрабатывающих стайках?
7. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ (ПР)
И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ (РТК)
7.1. УСТРОЙСТВО И ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПР
По конструктивным признакам ПР можно разделить на сле-
дующие группы: напольные ПР с горизонтальной выдвижной ру-
кой и консольным механизмом подъема; напольные ПР с гори-
зонтальной выдвижной рукой, установленной на подъемной ка-
ретке, перемещающейся по направляющим поворотной колонны;
напольные ПР с многозвеньевой рукой; портальные ПР с рукой,
установленной на каретке, перемещающейся по монорельсу; спе-
циализированные ПР; напольные транспортные тележки (робока-
ры); ПР для обслуживания автоматизированных складов.
Напольные ПР с выдвижной рукой и консоль-
ным механизмом подъема руки, являющиеся наиболее
распространенными, функционируют в цилиндрической или прямо-
угольной системе координат; привод—пневматический, электро-
механический и в ряде случаев гидравлический; грузоподъемность
0,05 — 20 кг (отдельные ПР с гидроприводом имеют грузоподъем-
ность до 60 кг).
ПР данной группы, предназначенные, как правило, для выпол-
нения транспортно-загрузочных операций, отличаются большим
быстродействием, оснащены цикловыми системами управления и
оснащены упорами, ограничивающими перемещения их подвижных
узлов.
На рис. 7.1 показан пневматический ПР наиболее распростра-
ненной компоновки. На основании 5 установлена рама 4, в нижней
части которой размещен механизм 3 поворота колонны вокруг вер-
тикальной оси, а в верхней — механизм 2 вертикального подъема
руки. Поворот вокруг вертикальной оси осуществляется двумя
пневмоцилиндрами 7, соединенными цепной передачей с блоком
звездочек, установленным на поворотной колонне (в других кон-
струкциях поворотный механизм выполняется на базе пневмотур-
бины или поворотного пневмодвигателя). Плавный подход к за-
Рис. 7.1. Напольный пневматический ПР с выдвижной рукой и консольным ме-
ханизмом подъема:
а •— базовая компоновка, б — варианты исполнений, в — основные движения
208
э
ё)
.данной точке при повороте колонны обеспечивается гидродемпфе-
рами 6. Механизм подъема состоит из колонны 8, нижняя часть
которой выполнена в виде плунжера, перемещающегося в гидро-
или пневмоцилиндре.
Рука 1 монтируется на верхнем фланце колонны и представ-
ляет собой пневмоцилиндр с выдвижным штоком, на конце кото-
рого закрепляется захватное устройство 9, а если понадобится —
то механизмы для различных движений захватного устройства
(кантования, сдвига и т. п.).
На рис. 7.2 показан ПР мод. «Универсал-5» с электромехани-
ческим приводом основных движений. Привод захватного устрой-
ства — пневматический. Подъемный механизм выполнен в виде
шарнирных параллелограммов, что позволило значительно увели-
чить ход вверх — вниз. В механизме подъема применены уравно-
вешивающие пружины, позволяющие снизить мощность электро-
двигателя и увеличить плавность работы.
Напольные ПР с выдвижной рукой, установ-
ленной на подвижной каретке, имеют компоновку, по-
казанную на рис. 7.3. Грузоподъемность таких ПР от 1 до 1000 кг,
число степеней подвижности 3—7.
Робот работает в цилиндрической системе координат. На осно-
вании 1 ПР, в котором располагается гидростанция, размещена ко-
лонна 2, поворот которой осуществляется цепью, охватывающей
звездочку, и натянутой двумя однополостными гидроцилиндрами.
Такая схема обеспечивает беззазорное зацепление, что особенно
важно для точности рабочих перемещений ПР при большом вы-
лете его руки.
По направляющим колонны с помощью гидроцилиндра пере-
мещается каретка 3, несущая выдвижную руку 4, которая приво-
дится в действие реечной передачей: движение ведущему зубча-
тому колесу передается через шлицевой вал от гидромотора 5, рас-
положенного в верхней части колонны. По особому заказу робот
выпускают с перемещением по рельсам 6, что позволяет сущест-
венно расширить его рабочую зону.
Напольные роботы с качающейся выдвижной
рукой (рис. 7.4) работают в полярной сферической системе
координат и имеют не менее пяти степеней подвижности. На осно-
вании 1 смонтированы гидростанция и механизмы поворота руки
вокруг вертикальной оси. В верхней части поворотной колонны 2
установлена выдвижная рука 3, которая под действием гидроци-
линдра может совершать качательные движения в вертикальной
плоскости.
В напольных ПР с многозвенной рукой (рис. 7.5)
все движения осуществляются путем относительных угловых по-
воротов звеньев руки, имеющих постоянную длину. Привод—сле-
дящий, электромеханический или электрогидравлический. Основ-
ными преимуществами многозвенной руки являются ее компакт-
ность и возможность обслуживания большой зоны при малых га-
баритах механизма.
219
Такие ПР применяют для автоматизации операций окраски,,
сварки, сборки, обдирки литья, загрузки оборудования.
Портальные ПР с рукой, установленной на ка-
ретке, перемещающейся по монорельсу, применяются для обслу-
живания металлорежущих станков, автоматических линий гальва-
нопокрытий, а также для выполнения транспортных операций.
Рис. 7.2. ПР мод. «Универсал-5»:
1 — основание манипулятора с механизмом поворота вокруг вертикаль-
ной оси «1—1», 2 — электродвигатель механизма подъема, 3 — шарнир-
ные параллелограммы механизма подъема, 4 — четыре уравновешиваю-
щие пружины растяжения, 5 —защитный кожух, 6 — механизм поворота
руки вокруг вертикальной оси «11—11», 7 — гибкий пневмопровод, а —
блок воздухораспределителей, 9 — механизм выдвижения руки, Ю — рука,
11 — захватное устройство
211
Рис. 7.3. Компоновка напольного ПР с выдвижной рукой,
установленной на подвижной каретке
Рис. 7.4. ПР с выдвижной рукой, работающей в сферической системе координат
I
221
TO
Рис. 7.13. Широкодиапазоииые центрирующие устройства
(с реечными передаточными механизмами) для захвата дета-
лей типа тел вращения
.222
ляют вместе с тягой 4 и рычагами 2 и 5 шарнирные параллело-
граммы.
В конструкциях механических захватных устройств широкое
применение нашли реечные передачи. По сравнению с рычажны-
ми, они имеют меньший габарит, обеспечивают большее раскрытие
губок, однако не дают выигрыша в силе зажима детали. На
рис. 7.13 представлены примеры конструкций реечных широко диа-
пазонных захватных устройств для деталей типа тел вращения.
Устройство (рис. 7.13, а)—о д н о п о з и ц и о н н о е, пред-
назначенное для захвата гладких и ступенча-
тых валов. Профиль губок обеспечивает центрирование валов
в широком диапазоне размеров. Две пары поворотных губок 1
свободно сидят на осях 7. На губках выполнены зубчатые секто-
ры 8, входящие попарно в зацепление с рейками 3, которые свя-
заны рычагами 4, образующими шарнирный параллелограмм. Ры-
чаги 4 шарнирно связаны с тягой 2 привода. Такое устройство1
обеспечивает независимую работу каждой пары губок, что необ-
ходимо при захватывании и центрировании ступенчатых валов.
Участки 5 профиля губок имеют меньшую (по сравнению с уча-
стками 6) толщину. Это обеспечивает подхватывание и центриро-
вание деталей, расположенных с угловым смещением, а также
гарантирует центрирование ступенчатой детали.
На рис. 7.13, б показано двухпозиционное центрирую-
щее широкодиапазонное устройство для захвата ва-
лов, обеспечивающее относительно короткий цикл установки —
снятия заготовок и обработанных деталей. Работа его осуществля-
ется следующим образом. Захватное устройство с заготовкой //>
зажатой губками 10 (позиция /), сомкнутыми под действием пру-
жины 8, переносится на линию центров станка. При этом губки
захватного устройства на позиции II под действием толкателя 3,
имеющего свой привод 4, раскрыты (пружина 8 на позиции 11
сжата). При перемещении толкателя вверх пружина разжимается,
приводя в действие рычаги 1 и рейку 9, вследствие чего губки на
позиции II сжимаются, захватывая обработанную деталь. После
высвобождения детали (например, из патрона станка) вращением
шпинделя 5 (через коническую шестерню 6 и зубчатый сектор 2)
корпус 7 с губками поворачивается вокруг оси 12 так, что пози-
ция / занимает положение позиции 11 и заготовка может быть уста-
новлена в патрон или центры станка.
На рис. 7.13,в и г приведены двухпальцевые центри-
рующие широкодиапазонные захватные устрой-
ства для деталей типа колец и фланцев, принцип действия кото-
рых аналогичен описанному выше. Устройство на рис. 7.13, г от-
личается тем, что одна из его губок выполнена укороченной, чем
обеспечивается компактность конструкции и достигаются меньшие
зазоры между деталями, лежащими в ориентирующей таре.
Элементы вакуумных и электромагнитных за-
хватных устройств показаны на рис. 7.14. Основой вакуум-
ных захватных устройств являются присоски и устройства для соз-
223,
дания вакуума, простым и распространенным способом создания
вакуума является применение эжекторов. В этом случае разреже-
ние получается без специальной установки за счет энергии сжатого
воздуха, поступающего из заводской сети. Одна из конструкций
эжектора представлена на рис. 7.14, а. Основой эжектора является
тройник, в который вклеены или впаяны пробки с отверстиями
малого диаметра.
Электромагнитные захватные устройства компонуются из не-
больших электромагнитов, устанавливаемых на общей раме. Такие
Рис. 7.14. Элементы вакуумных и электромагнитных захватных устройств:
а—«схема эжектора, б — пиевмоприсоска с шаровой опорой, в — схема электрокар*
иита, г — крепление вакуумных присосок или магнитов
устройства обычно применяют для переноса фасонных, круглых,
ребристых и решетчатых поверхностей, захватить которые вакуум-
ными устройствами трудно или невозможно.
Присоски изготовляют из резины или пластмассы. На рис. 7.14, б
показана конструкция присоски с шаровой опорой, которую можно
закреплять к патрубку в любом нужном положении. Обычно для
захватывания детали используют несколько присосок.
Подъемные электромагниты (рис. 7.14, а) состоят из корпуса 3,
выполненного из низкоуглеродистой стали, внутри которого разме-
щены катушки магнита 2, защищенные от повреждений листом 1
из марганцовистой стали или латуни.
224
Устройство для крепления присосок или магнитов показано на
рис. 7.14,г. Оно содержит корпус 4 с отверстиями, в которые по-
мещены резьбовые втулки 8, имеющие поперечные сверления, куда
вставляются держатели 6, несущие вакуумные присоски 7 или
магниты 9. К плоскости корпуса 4 держатели 6 прижимаются вин-
тами 5, проходящими через втулки 8. Передвигая держатели в
сверлениях втулок 8 и поворачивая их на нужные углы относи-
тельно корпуса 4, можно в широких пределах менять относитель-
ное расположение присосок (магнитов).
Крепление захватных устройств на руке ПР может
быть постоянное, сменное и быстросменное. В качестве конструк-
тивного исполнения мест крепле-
ния сменных захватных устройств
используется фланцевое крепление,
причем на руке ПР выполняется
фланец с центрирующим отвер-
стием по оси и с резьбовыми отвер-
стиями вокруг него. При такой кон-
струкции часть элементов захват-
ного устройства размещается внут-
ри руки ПР, осуществляется связь
устройств, не имеющих встроенного
привода, с приводом, находящимся
в руке. Такая конструкция являет-
ся простой и универсальной.
Для быстрой ручной смены за-
хватных устройств, а также для их
автоматической смены применяют
байонетное крепление (рис. 7.15),
включающее в себя гнездо 1 (вы-
полненное на руке ПР), хвосто-
вик 2 захватного устройства и при-
способление 3 для его угловой фик-
сации. При установке хвостовик за-
хватного устройства вводится в
гнездо с одновременным отжимом
упора 3; затем захватное устройст-
во поворачивается на 90° (см. вид
А—А на рис. 7.15) и упор 3 заска-
кивает в отверстие, выполненное
на фланце захватного устройства.
Для смены захватного устройства требуется повернуть его отно-
сительно гнезда на 90°
Механизм автоматической смены захватных уст-
ройств (рис. 7.16) выполняется на основе нормализованного быст-
росменного крепления. Захватное устройство, предназначенное для
автоматической смены, помещается в магазин 1, который может
быть выполнен в виде неподвижной стойки или поворотного диска
с соответствующими гнездами. Каждое захватное устройство опи-
8—281 225
Рис. 7.1,5. Байонетные крепления'
захватных устройств:
1 — гнездо, 2 — хвостовик, 3 — приспо-
собление для угловой фиксации за-
хватного устройства
рается на торцовую поверхность стойки фланцем 8 и центрируется
цилиндрическим поясом 9 по гнезду, имеющему форму отверстия
с вырезом для прохода верхней части корпуса захвата. Угловое
положение захватного устройства определяется штифтом 2.
Угловая фиксация захватного устройства в руке 7 ПР осуще-
ствляется фиксатором (представляющим собой подпружиненную
скалку 4 с роликом <?), который за-
Рис. 7.16. Механизм автоматиче-
ской смены захватных устройств
креплен во втулке 5, смонтирован-
ной на руке 7. От поворота скал-
ка 4 удерживается винтом и свя-
зана с рукояткой 6, предназначен-
ной для ручной расфиксации за-
хватного устройства. На рис. 7.16
показан момент установки захват-
ного устройства в гнездо магази-
на 1 перед раскрытием байонетного
замка, т. е. момент, предшествую-
щий взятию захватного устройства
из магазина. Так как штифт 2 ма-
газина входит в тот же паз 10
фланца 8, что и ролик 3 фиксатора,
то в момент установки захватного
устройства в магазин штифт 2 отжи-
мает скалку 4, что обеспечивает поворот руки 7 ПР вместе
с фиксатором на 90° необходимый для раскрытия байонетного
замка. При повороте руки 7 на 90° ролик 3 отжатого фиксатора
катится по поверхности фланца 8. После поворота на 90° рука 7
уходит вверх, оставляя захватное устройство в гнезде магазина 1.
Взяв захватное устройство из магазина, рука 7, перемещаясь
вертикально, надевается на его хвостовик. При этом фиксатор по-
вернут на 90° относительно паза. Взаимодействуя с фланцем 8,
фиксатор отжимается. При повороте руки на 90° байонетный замок
замыкается, ролик 3 при этом катится по поверхности фланца 8.
В конце поворота ролик 3 оказывается на торце штифта 2. Далее
рука поднимается, увлекая за собой захватное устройство, причем
паз 10 захватного устройства сходит со штифта 2, а фиксатор вхо-
дит в него сверху под действием пружины.
7.3. ПРИВОДЫ ПР
ПР оснащаются электрическими, пневматическими и гидравли-
ческими приводами.
В ПР, оснащаемых позиционными, контурными, а также комби-
нированными УЧПУ, используют электроприводы, которые обеспе-
чивают соответствующее управление по отдельным осям координат
с позиционированием в любой точке рабочей зоны и включают в
себя шаговые электродвигатели либо двигатели постоянного тока.
Часто применяются комплектные шаговые электроприводы с гидро-
усилителем, реже — следящие гидроприводы.
226
Приводы ПР делятся на следующие группы:
нерегулируемые, обеспечивающие движение звеньев механизма
с одной рабочей скоростью; регулируемые, обеспечивающие сооб-
щение изменяемой или неизменяемой скорости звену механизма,
причем параметры привода могут меняться под воздействием
управляющих устройств; следящие, автоматически обеспечивающие
отработку перемещения с определенной точностью в соответствии
с произвольно меняющимся задающим сигналом; адаптивные, ав-
томатически избирающие параметры управления при изменении
условий работы в целях выработки оптимального режима.
К приводам ПР предъявляются следующие требования: обес-
печение постоянной частоты вращения двигателя при изменении
внешней нагрузки; поддержание постоянного момента на валу
двигателя во всем диапазоне частот вращения; обеспечение про-
цесса регулирования двигателя, без колебаний; обеспечение вы-
сокой точности отработки двигателем управляющих воздействий.
Важным, с точки зрения обеспечения безопасности при эксплу-
атации ПР, является включение в состав комплектного привода
электромагнитного тормоза для фиксации положения вала двига-
теля при случайных перерывах в питании.
7.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПР ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ СТАНКОВ
При использовании ПР для обслуживания металлорежущих
станков решаются следующие задачи: загрузка — выгрузка стан-
ков; межстаночное транспортирование полуфабрикатов; захват
заготовок из накопителей и загрузка накопителей готовыми дета-
лями.
Дополнительные задачи, которые могут быть возложены на ПР,
связаны с дальнейшим повышением производительности обслужи-
ваемого оборудования путем оснащения ПР системами активного
контроля размеров обрабатываемых деталей и организации соот-
ветствующей автоматической коррекции управляющих программ
металлорежущих станков.
Станок (группа станков), обслуживаемые ПР, составляют так
называемый роботизированный технологический комплекс (РТК).
В состав типовых РТК включаются ПР; металлорежущие станки;
вспомогательное транспортное оборудование, включающее накопи-
тели, магазины заготовок и изделий и т. п.
В зависимости от числа станков, обслуживаемых одним ПР,
различают одностаночные и многостаночные РТК.
Помимо указанного оборудования в состав любого РТК входят
устройства управления как отдельным ПР, так и всем РТК. Число
устройств управления, как правило, равно числу станков и других
технологических машин (в том числе и ПР), входящих в состав
РТК.
Вместе с тем для управления одностаночного РТК в ряде слу-
чаев используют общую систему управления, особенно тогда, когда
управление станком и ПР осуществляется раздельно во времени.
8* 227
Требования к деталям, обрабатываемым на РТК. С помощью ПР
автоматизируют операции установки — снятия и межстаночного
транспортирования деталей, конструкции которых должны отве-
чать определенным требованиям.
1. Детали следует группировать по конструктивно-технологиче-
ским признакам в целях использования типовых форм организа-
ции производства, типовых технологических процессов обработки
и типового основного и вспомогательного оборудования; детали
должны иметь ярко выраженные технологические базы и признаки
ориентации, позволяющие организовать их транспортирование и
складирование в ориентированном виде с использованием стан-
дартизованной оснастки.
2. Сгруппированные детали должны иметь однородные по фор-
ме и расположению поверхности для базирования и захвата, поз-
воляющие без дополнительной выверки устанавливать их в рабо-
чую зону, где для их базирования и закрепления должна исполь-
зоваться широкоуниверсальная технологическая оснастка.
3. Конструкция детали должна обеспечивать ее надежное за-
хватывание, удержание и перенос с помощью ПР Группирование
деталей по конструктивно-технологическим признакам должно пре-
дусматривать также ограничение номенклатуры захватных уст-
ройств, допускать возможность применения широкодиапазонных
захватов. В пределах одного РТК переход от манипулирования
деталями одного типоразмера к манипулированию деталями дру-
гого типоразмера должен сопровождаться минимальным числом
смен захватных устройств и переналадок ПР
Для манипулирования деталями сложной конфигурации (вил-
ки, рычаги, кулисы, сложные корпуса и т. п.) в условиях много-
номенклатурной обработки следует создавать специальные уста-
новочные, базирующие и захватные устройства.
Для установки — снятия деталей массой свыше 500 кг целесооб-
разно использовать манипуляторы с ручным управлением или
подъемно-транспортные средства, имеющиеся в цеху.
Требования к заготовкам. Сварные заготовки, поковки, а также
заготовки из проката необходимо зачистить от заусенцев, швов и
прибылей. Чугунное и цветное литье должно подвергаться пред-
варительной зачистке, удалению облоя и литников, а также шпак-
левке.
Кроме того, предъявляются повышенные требования к точности
размеров (длина, диаметр) и формы (овальность, конусообразность
и т. д.) заготовок.
Для комплектации РТК используют модернизированные серий-
ные станки или станки-полуавтоматы, специально разработанные
для встраивания в РТК-
Требования к станкам, встраиваемым в РТК. Станки, устраи-
ваемые в РТК, должны отвечать следующим требованиям.
1. Общие требования:
а) высокая производительность и высокий уровень концентра-
ции операций;
228
б) автоматическая смена инструментов, совмещенная по вре-
мени с выполнением холостых ходов;
в) удобный отвод стружки из зоны резания, наличие устройств
для дробления и уборки стружки.
2. Специальные требования, обусловленные работой станков
совместно с ПР:
а) автоматический зажим детали;
б) автоматический поджим заготовки типа фланца к торцу пат-
рона для правильного ее базирования;
в) автоматическое открывание и закрывание защитных экра-
нов (щитков), ограждающих зону обработки;
г) обдув или обмыв под давлением базовых поверхностей смен-
ных устройств для закрепления заготовок, патронов, центров, тис-
ков, столов и т. п.;
д) контроль правильности и надежности базирования деталей
в зажимных приспособлениях.
В системах управления станками необходимо предусмотреть
каналы для обмена с ПР информацией о выполнении всех взаи-
мосвязанных операций.
Важную роль в обеспечении требуемых эксплуатационных ха-
рактеристик РТК играет размерный контроль как заготовок и по-
луфабрикатов, поступающих на вход РТК, так и готовых изделий.
На РТК первого поколения такой контроль осуществляется, как
правило, рабочим-оператором (что снижает производительность
РТК), а на РТК второго поколения — с помощью ПР или специаль-
ными устройствами активного контроля, которыми укомплектова-
ны станки.
Для металлорежущих станков, используемых в составе РТК,
характерно наличие разнообразной технологической оснастки, обес-
печивающей требуемую точность обработки.
Универсальную станочную оснастку необходимо предваритель-
но проверять и в ряде случаев дорабатывать для возможности ее
использования в РТК. Без дополнительной конструктивной дора-
ботки можно применять: в токарных станках — центры, поводко-
вые патроны с плавающими центрами, торцовые поводковые пат-
роны, самоцентрирующие трехкулачковые патроны; во фрезерных,
сверлильных, центровальных и протяжных станках — автоматиче-
ские самозажимные тиски и приспособления с угловой фиксацией
детали. Станки ряда моделей комплектуются магнитными стола-
ми, автоматическими прихватами и т. п., которые также не нуж-
даются в доработке.
Стыковка ПР с металлорежущими станками, серийно выпус-
каемыми промышленностью, требует проведения работ по их мо-
дернизации, особенно в части электроавтоматики. Для обслужи-
вания металлорежущих станков наиболее применимы ПР мод.
М20Ц48.01, СМ40Ф2.80.01, УМ160.80.01.
Вспомогательное оборудование, включаемое в состав РТК-
К этому оборудованию относятся: транспортно-накопительные
устройства, обеспечивающие накопление, хранение, ориентацию,
229
поштучную выдачу и транспортирование деталей внутри или между
РТК; базирующие (ориентирующие) и контрольно-измерительные
устройства; средства обеспечения безопасности труда и безаварий-
ной работы оборудования.
Транспортно-накопительные устройства, как
правило, не имеют между собой информационных связей и обме-
ниваются командами с основным технологическим оборудованием
и ПР, но сопрягаются с общезаводским и внутрицеховым транс-
портом.
В транспортно-накопительную систему РТК входят устройства,
выполняющие активные функции по транспортировке или измене-
Рис. 7.17. Накопитель
нию пространственной ориентации деталей (транспортеры, авто-
матические магазины и др.), и устройства, выполняющие пассив-
ные функции по хранению заготовок и полуфабрикатов (накопи-
тели) .
Накопитель простейшей конструкции (рис. 7.17) включает в
себя ложементы J, на которых располагаются детали 2.
Базирующие (ориентирующие) устройства обес-
печивают безаварийность работы оборудования, обслуживаемого
ПР, при возможных пространственных смещениях (относительно
требуемых положений) обрабатываемых деталей в накопителе.
Указанные устройства бывают трех типов: 1) обеспечивающие
определенное пространственное положение детали путем ее при-
нудительного перемещения; 2) обеспечивающие ориентирование
несимметричных заготовок; 3) обеспечивающие установку требуе-
мого пространственного положения детали и взаимодействующие
при этом с ПР. Устройство третьего типа показано на рис. 7.18.
230
Рис. 7.18. Базирующее (ориентирующее) устрой-
ство
Оно включает в себя стойки 1 с размещенными на них конечными
выключателями 2, которые могут быть расположены непосредст-
венно на таре. ПР 4 с деталью 3 перемещается вдоль оси устрой-
ства до тех пор, пока не произойдет контакт конечного выключа-
теля 2 с поверхностью детали, что характеризует требуемое про-
странственное положение детали по отношению к оборудованию
РТК.
Устройства, обеспечивающие безопасность
труда, являются необходимым компонентом РТК, так как ПР,
выполняющие ряд тран-
спортных функций, яв-
ляются устройствами
повышенной опасности
и могут стать источни-
ком травматизма об-
служивающего персо-
нала.
Работа таких уст-
ройств основана на
принципе формирова-
ния сигнала на оста-
новку движения ПР,
если человек оказался
в зоне его рабочего пространства. Снимать такой блокирующий
сигнал должен сам человек, осуществляющий наладку и обслу-
живание РТК.
В качестве подобных устройств используют конструкции, в ко-
торых применяются различные сенсорные (чувствительные) эле-
менты (например, переходные мостики, формирующие блокировоч-
ный сигнал под воздействием массы человека).
Наиболее перспективно применение специальных ограждений,
выполненных на базе светолокационных датчиков и обеспечиваю-
щих эффективную защиту человека в РТК различной пространст-
венной конфигурации. На рис. 7.19 (а, б и в) приведены типовые
конфигурации участков РТК и размещение стоек устройства
ограждения. При входе в зону рабочего пространства (робот 1 и
станок 2) ПР человек пересекает световой луч, идущий от излу-
чателя 3 к приемнику 4. В результате подается команда на оста-
новку ПР, а также на включение лампочек-светофоров, располо-
женных на стойках ограждения, что сигнализирует о запрещении
работы ПР в автоматическом режиме в указанной зоне его рабо-
чего пространства.
У с т р о й с т в а, об е с п е ч и в а ю щ и е безаварийную ра-
боту оборудования, служат для предотвращения аварий-
ных ситуаций при работе ПР, а также для уменьшения тяжести
последствий аварийных ситуаций, если они возникли.
Основными причинами возникновения аварийных ситуаций в
РТК являются: неправильные (непредусмотренные) движения ПР
во время обучения и в процессе автоматической работы (в том
231
числе погрешности позиционирования рабочих органов ПР); ава-
рия технологического оборудования на участке; ошибочные дейст-
вия оператора во время наладки и ремонта; нарушение номиналь-
ной грузоподъемности ПР; неудобное и тесное размещение техно-
Рис. 7.19. Типовые конфигурации участков с размещением на них
стоек устройств ограждения
логического оборудования, пультов управления, накопителей и
транспортных средств на участке и т. п.
Устройства, обеспечивающие безаварийную работу оборудова-
ния, делятся на три группы: 1) контролирующие правильность от-
работки управляющей программы ПР; 2) контролирующие пара-
метры взаимодействия ПР с внешней средой; 3) осуществляющие
диагностирование состояния питающих цепей, узлов и механизмов
РТК.
232
Если устройства первой и второй групп в основном уменьшают
тяжесть последствий аварийных ситуаций, то устройства третьей
группы, кроме того, позволяют предотвратить их возникновение.
Диагностирование производится путем измерения времени отра-
ботки перемещений ПР и сравнения этого времени с предельно
допустимым; путем оценки конечного состояния РТК после отра-
ботки каждого кадра управляющей программы и сравнения этого
состояния с заданным.
7.5. ТИПОВЫЕ РТК «СТАНОК — РОБОТ»
РТК мод. АСВР-041 (рис. 7.20), созданный на базе ПР мод.
СМ40Ф2.80.01, предназначен для обработки валов диаметром до
200 и длиной до 710 мм и массой до 40 кг.
Предусмотрены три варианта работы РТК: 1) последователь-
ная обработка деталей на станках, налаженных на выполнение
разных операций; 2) параллельная обработка деталей одного наи-
менования на станках, налаженных на выполнение одинаковой
Рис. 7.20. Планировка РТК мод. АСВР-041:
/ — ПР мод. СМ40Ф2.80.01, 2 — токарный станок с ЧПУ мод. 16К20Т1, 3 — про-
межуточная позиция, 4 — магазин, 5 — система светозащиты, 6 — электрошкаф,
7 — гидростанция ПР
233
операции; 3) параллельная обработка деталей двух наименований
на станках, налаженных на выполнение соответствующих опера-
ций.
Магазины (заготовок и готовых изделий) сварной конструкции
выполнены в виде коробчатых направляющих, к которым крепятся
планки с призматическими пазами. Планки могут устанавливаться
в различных положениях для возможности размещения валов раз-
ной длины. Шаг пазов выбирается исходя из диаметра заготовок
с учетом промежутков, необходимых для прохода губок захватно-
го устройства.
Промежуточные магазины представляют собой сварные метал-
лические конструкции с двумя направляющими, к которым кре-
пятся планки с двумя призматическими пазами. Планки могут
устанавливаться в различных положениях для возможности уста-
новки валов разной длины. Наличие валов в магазине контроли-
руется путевыми выключателями. Промежуточный магазин имеет
две позиции: для вала, устанавливаемого на станке; для вала,
снятого со станка. На первой позиции промежуточного магазина
предусмотрен конечный выключатель, контролирующий осевое
234
положение вала. Наличие промежуточных магазинов в РТК умень-
шает время загрузки станков.
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала РТК
оснащен информационной системой и соответствующими каналами
связи с УЧПУ, что позволяет исключить возможность движения
ПР в зоне нахождения человека.
В РТК мод. АСВР-01, созданном на базе ПР мод. УМ160Ф2.81.01
'(рис. 7.21), станки располагаются вдоль монорельса ПР (между
его опорными колоннами). Непосредственно перед станками рас-
положены промежуточные загрузочные позиции, представляющие
собой планки с парой призматических вырезов, закрепленные на
направляющей плите, по которой их можно переставлять для на-
стройки на валы нужной длины. Магазины выполнены в виде ко-
робчатых направляющих, к которым крепятся планки с рядами
Рис. 7.22. Планировка РТК мод. И5.02:
/ — ПР мод. УМ160Ф2.81.01, 2 - многоцелевой станок мод. ИР500МФ4,
3 — манипулятор, 4—рольганг, 5 — поворотный стол, 6 — ограждение 7—
кран-штабелер, в — склад-накопитель
призматических выемок (шаг выемок 90 мм). Планки можно уста-
навливать в различных положениях для размещения валов разной
длины. Детали диаметром до 100 мм укладывают через одну по-
зицию (с шагом 180 мм), а детали с диаметром свыше 100 мм —
через две позиции (с шагом 270 мм); вместимость магазина при
этом соответственно восемь и пять деталей.
Станки в РТК работают последовательно или последовательно-
параллельно, а в отдельных случаях параллельно.
235
РТК работает следующим образом: ПР налаживается на про-
граммы разгрузки — загрузки каждого из станков (в случае па-
раллельной работы станков добавляются циклы перебазирования).
В программах работы станков предусматриваются команды «Вы-
зов ПР», поэтому ПР обслуживает станки в порядке поступления
вызовов.
Рис. 7.23. Планировка РТК мод. БРСК-ОГ.
/ — Пр мод. М20Ц48.01, 2 — магазин-накопитель (поворотный стол), 3 —
токарно-револьверный станок мод. 1В340Ф30 с ЧПУ, 4 — устройство
управления ПР
Оператор с помощью консольного крана загружает магазин
заготовок и разгружает магазин готовых изделий. Краны исполь-
зуются также для загрузки станков при наладке или в случае
остановки ПР.
РТК оснащен системой светозащиты, которая состоит из четы-
рех секций (три с фронтальной стороны и одна с боковой, где
возможен проход), создающих три зоны. Границы между зонами
не ограждаются, так как проходы между ними заняты магазинами.
РТК мод. И5.02 (рис. 7.22), предназначенный для обработки
корпусов гидоблоков, по комплексности охвата технологического
236
процесса приближается к гибкой производственной системе, пц
включает в себя склад-накопитель (что в сочетании с большим
временем цикла обработки деталей характерно для тяжелых кор-
пусных деталей), обеспечивает длительное по времени функциони-
рование комплекса без остановок для восстановления запаса за-
готовок.
РТК мод. БРСК-01 (рис. 7.23) предназначен для токарной об-
работки (в патроне) широкой номенклатуры деталей диаметром
40—160 мм и массой до 10 кг в условиях мелкосерийного и серий-
ного производства. В состав РТК входят токарно-револьверный
станок мод. 1В340Ф30, ПР мод. М20Ц48.01, дисковый магазин для
деталей и ограждение, обеспечивающее безопасность работы.
Рис. 7.24. РТК 16К20ФЗР с роботом М20П.40.01
РТК с роботом напольного типа модели М20П.40.01 (см.
рис. 7.24) включает токарный станок с ЧПУ 1 мод. 16К20ФЗ,
16К20РФЗ или 16К20Т1, УЧПУ 2 станком, УЧПУ роботом 3, пульт
обучения робота 4, схват 5, поворотный блок 6, шток 7 горизон-
тального перемещения схвата, поворотное устройство 8 в горизон-
тальной плоскости, каретка 9 вертикального перемещения схвата,
тактовый стол 10, зажимный патрон 11, подвижное ограждение
рабочей зоны 12, револьверная головка 13 с режущим инструмен-
том и задняя бабка 14.
ПР имеет пять программируемых перемещений: вертикально —
Z (вверх и вниз) каретки 9 в пределах 500 мм, ее поворот в гори-
зонтальной плоскости до 300° — 6, горизонтальное перемещение
штока 7 — R, угловое положение поворотного блока 6 — а до 180°.
237
Кроме того, схват имеет возможность регулирования углового
положения — р относительно поворотного блока в горизонтальной
плоскости.
Следует подчеркнуть, что установка и съем обрабатываемой
детали в данном РТК осуществляется путем поворота робота
устройством 8, так как расстояние между осью поворота ПР и
патроном достаточно большое. Подпружиненный схват компенси-
рует погрешности поворотного вместо поступательного движения
загружаемой детали в патрон. Поскольку, основные движения ПР
программируются, наладчик может найти в зависимости от кон-
кретной ситуации наиболее целесообразное решение.
Применение тактового стола (ТС) не обязательно. Можно, ис-
пользуя УЧПУ робота, запрограммировать съем и укладку обра-
батываемых деталей на стационарном столе — режим палетирова-
ния деталей. Это достигается благодаря возможности программи-
Рис. 7.25. РТК 16К20ФЗР с роботом М10П.62.01
рования ПР по вертикали (устройство 9) и по углу (устройство 8).
Применение ТС или стационарного стола зависит от конкретных
производственных условий. В первом случае требуется больше
производственной площади, в другом — программа работы ПР.
На рис. 7.25 показан РТК мод. РТК 16К20ФЗР с навесным
(пристраиваемым) ПР мод. М10П.62.01. В отличие от предыду-
щего случая ПР значительно приближается к станку. Этот ва-
риант исполнения РТК более целесообразен при обработке деталей
меньших размеров, чем в предыдущем случае. В этой связи грузо-
подъемность ПР составляет 10 кг вместо 20 кг. В этом исполнении
238
поворотное движение при установке детали в патрон заменено на
поступательное параллельно оси шпинделя посредством каретки 1,
а перемещение обрабатываемой детали осуществляется путем по-
ворота части 2 в плоскостях — перпендикулярной оси шпинделя и
вертикальной. ПР в положении над столом имеет возможность по-
ворота, так что при необходимости можно пользоваться стацио-
нарным столом.
Поворотные блоки отличаются величиной угла поворота и ко-
личеством фиксированных точек положения. В зависимости от бло-
ка, которым комплектуется РТК, деталь можно обработать с двух
постановов без промежуточного кантования детали или с канто-
ванием детали между двух постановов.
Тактовый стол (ТС) (рис. 7.26) комплекса предназначен для
транспортирования деталей в зону схвата ПР. Заготовку можно
Рис. 7.26. Тактовый стол для обрабатываемых деталей
устанавливать непосредственно на пластину стола, если форма и
размеры заготовки позволяют это сделать, или на спутники, кото-
рые крепятся на пластинах ТС. Допускается установка заготовок
валов в вертикальном положении.
При выборе способа установки заготовок на ТС и количества
заготовок на пластине (спутнике), необходимо учитывать зону ра-
боты ПР, точность его позиционирования, размеры и компоновку
схвата. Готовую деталь можно ставить на ТС или на предусмот-
ренную для этого отдельную тару. Спутники разрабатываются при-
менительно к конкретным деталям.
239
При установке РТК необходимо учитывать: размеры заготовок
и номенклатуру деталей, допускаемую схватами нецентричность,
возможный угол схвата. Тактовый стол подбирается исходя из га
баритов и массы заготовок.
Следует учитывать, что при использовании ПР М10П.62.01
схват перемещается вдоль оси шпинделя, на 150 мм для установки
детали в патрон, в то время как у ПР М20П.40.01 это перемещение
заменяется движением по радиусу и при загрузке всей номенкла-
туры деталей, предполагаемых к обработке, разница в повороте
схвата не должна превышать ±3,5°
При обработке некоторых деталей выявляется необходимость
применения столика для кантования детали или для перебазиро-
вания в схватках, который должен находиться в зоне действия ПР.
-7.6. РЕМОНТ, НАЛАДКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ ПР И РТК
Эффективность применения ПР во многом зависит от рацио-
нальной организации наладочных и ремонтных работ, а также тех-
нического обслуживания ПР в процессе их эксплуатации. Номен-
клатура и последовательность проведения указанных работ в зна-
чительной степени определяются типом применяемого ПР, его кон-
структивными особенностями и другими характеристиками.
При эксплуатации ПР необходимо проводить: наладку ПР при
переходе на обработку нового изделия; текущее техническое об-
служивание ПР и РТК; плановое техническое обслуживание ПР,
а также выполнение ремонтно-восстановительных работ при их от-
казах.
Перед проведением наладки может возникнуть необходимость
проверить сохранение точности опорной системы ПР В вертикаль-
ной плоскости опорные колонны устанавливают по отвесу или по
уровню (погрешность установки не более 0,1—0,15 мм), а в гори-
зонтальной плоскости—по струне (погрешность установки не бо-
лее 0,25—0,5 мм на 1 м). Погрешность установки монорельсов не
более 0,05—0,1 мм в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
В составном монорельсе не допускаются перекосы направляющих
в местах стыков.
Системы программного управления ПР проверяют (в соответ-
ствии с инструкцией по эксплуатации применяемого УЧПУ) при
работе в режимах: ручного управления; программирования; авто-
матической работы; записи УП на внешнее запоминающее устрой-
ство и ее воспроизведение.
Электрооборудование ПР проверяют, как правило, при нала-
дочном режиме управления. При этом с помощью соответствующих
пультов формируют командные сигналы на управление отдельны-
ми узлами и механизмами ПР и проверяют правильность отработ-
ки команд. Также проверяют электроцепи, связывающие ПР с об-
служиваемым оборудованием.
Тестовые испытания, которые проводят после проверки работо-
способности всех элементов и узлов ПР в наладочном режиме, по-
240
зволяют определить правильность функционирования ПР в целом.
Тестовые испытания выполняют на холостом ходу и под нагрузкой
в режиме покадровой и автоматической обработки УП.
При испытаниях в покадровом режиме контролируют правиль-
ность составления УП.
При испытаниях на холостом ходу, содержащем все требуемые
по технологическому процессу манипуляции, включая взаимодейст-
вие с оборудованием, некоторые функции могут выполняться без
объекта манипулирования (изделия). Испытания под нагрузкой
представляют собой реальный цикл работы ПР с объектом мани-
пулирования.
7.7. ПРОГРАММИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПР И РТК
УП для ПР, обслуживающего металлорежущие станки, в зна-
чительной степени определяется его конструкцией и численностью
входящего в РТК оборудования.
Алгоритм управления одностаночным РТК, состоящего из стан-
ка, ПР и двух-трех накопителей, показан на рис. 7.27, а алгоритм
управления ПР — на рис. 7.28. В алгоритме управления ПР пре-
дусмотрено ожидание запроса станка на его обслуживание. Ре-
зультатом выполнения этой операции является переход к обслу-
241
живанию станка или к выполнению вспомогательных функций,
совмещенных во времени с циклом обработки детали на станке.
В состав типового многостаночного РТК (рис. 7.29) входят
два-три станка, ПР, транспортные устройства и накопители. Осо-
бенностью работы ПР в таком РТК (по сравнению с его работой
Рис. 7.28. Алгоритм управления ПР
Рис. 7.29. Компоновка многостаночного РТК:
1 — ПР, 2 — станок, 3 — ложемент, 4 — накопитель
в одностаночном РТК) является появление дополнительных функ-
ций, связанных с транспортированием деталей между станками.
Так же, как в одностаночном комплексе, первый накопитель — ма-
газин заготовок, а последний — магазин обработанных деталей.
Накопители, расположенные между станками, используют для
242
хранения деталей, прошедших частичную обработку. Специальным
вспомогательным оборудованием для многостаночных РТК явля-
ются ложементы, расположенные вблизи станков и используемые ,
в целях сокращения времени простоя станков. Ложемент имеет
две позиции: в первой устанавливают обработанную на данном
станке деталь, во второй — заготовку, загружаемую на станок. Та-
кая схема работы РТК позволяет сократить время простоя станков
при их обслуживании ПР
Как правило, система управления РТК включает в себя отдель-
ные управляющие устройства (для каждого из видов применяемо-
го технологического оборудования), связанные между собой соот-
ветствующими информационными потоками. Подобная структура
построения позволяет сохранить работоспособность части приме-
няемого оборудования при выходе из строя отдельных элементов
устройств управления РТК-
Согласованную (синхронную) работу РТК обеспечивает устрой-
ство управления ПР. Число и смысловое содержание сигналов об-
мена между ПР и металлорежущими станками, входящими в
многостаночное РТК, в основном то же самое, что и для односта-
ночного комплекса. Дополнительным входным сигналом на ПР
может быть сигнал так называемого «предварительного вызова»,
который предназначается для сокращения времени простоя станка
благодаря перемещению ПР в зону, требующую обслуживания.
Такой сигнал формируется УЧПУ станка за определенное (до
Рис. 7.30. Возможные маршруты движения ПР между станками:
1 — ПР. 2 — накопитель, 3 — станок
окончания цикла обработки) время, достаточное для перемещения
ПР в зону данного станка из любой точки обслуживаемого им
пространства.
При разработке алгоритма управления ПР исходят из техно-
логического процесса РТК, определяющего последовательность об-
работки деталей на станках. Алгоритм управления ПР должен
предусматривать манипуляции ПР по загрузке и разгрузке стан-
ков, по захвату и укладке деталей в тары, а также операции ПР,
связанные с транспортированием деталей между станками.
На рис. 7.30 стрелками показаны возможные маршруты движе-
ния. ПР между станками 3 при упрощенной системе управления
243
РТК, содержащим накопители 2 и не имеющим ложементов. Воз-
можные маршруты определяют набор подпрограмм управления
ПР. В отсутствие ложементов все подпрограммы должны выпол-
няться после поступления соответствующих заявок на обслужива-
ние станков РТК. Среди этих подпрограмм прежде всего реализу-
ются те, которые содержат маршруты, обеспечивающие непосред-
ственную передачу деталей, минуя накопители. Разгрузка и загруз-
ка станков через промежуточные накопители осуществляются толь-
ко в случае занятости соответствующих станков.
На рис. 7.31 стрелками показаны возможные пути перемещения
ПР для реализации типового технологического процесса обработ-
Рис. 7.31. Возможные пути перемещения ПР для реализации типового
технологического процесса обработки детали:
1 — ПР, 2 — станок, 3 — ложемент, 4 — накопи
ки детали. В целях минимального простоя станков, входящих в
РТК, вспомогательные операции (межстаночное транспортирова-
ние, захват и укладка деталей в тары) должны быть максимально
совмещены по времени с циклом работы станков. Вместе с тем
система управления ПР должна прерывать выполнения вспомога-
тельных операций при появлении запроса на обслуживание стан-
ков РТК.
Таким образом, управляющая программа ПР, обеспечивающе-
го многостаночное обслуживание, может быть представлена как
набор стандартных подпрограмм «Ожидание» (рис. 7.32).
Число подпрограмм загрузки и разгрузки определяется числом
станков в РТК- Цикл манипуляционных движений ПР при отра-
ботке указанных подпрограмм аналогичен соответствующим цик-
лам работы ПР при одностаночном обслуживании. Отличие заклю-
чается лишь в том, что ПР захватывает заготовку и укладывает
обработанную деталь в соответствующие позиции ложементов
станков.
Подпрограммы загрузки ложементов заготовками из накопите-
лей обеспечивают предварительный захват заготовки из накопите-
ля, ее транспортирование и укладку в соответствующую позицию
ложемента (см. рис. 7.31).
Подпрограммы разгрузки ложементов предусматривают захват
обработанной на станке детали из соответствующей позиции ложе-
244
Рис. 7.32. Алгоритм типовой подпрограммы «Ожидание» для двустаночпого РТК:
. позиция 1 ложемента — разгрузочная; позиция 2 ложемента — загрузочная
мента, их транспортирование и укладку в накопитель (см.
рис. 7.31).
Подпрограммы разгрузки, обеспечивающие цикл «ложемент —
ложемент», служат для переноса детали, обработанной на преды-
дущем станке, в загрузочную позицию ложемента следующего (по
технологическому процессу) станка.
Набор стандартных подпрограмм управления ПР может изме-
няться в каждом конкретном случае в соответствии с требования-
ми данного технологического процесса. Но в любом случае в
основе создания программы управления лежит разделение опера-
ций ПР на основные (загрузка и разгрузка станков) и вспомога-
тельные (транспортирование, ориентирование и т. п.), а также при-
менение подпрограмм «Ожидание».
Подпрограмма «Ожидание» обеспечивает анализ информации,
поступающей от оборудования РТК, в целях выбора цикла после-
дующего действия ПР; эта подпрограмма определяет деятельность <
ПР в соответствии с требованиями технологического процесса и
показателями производительности РТК в целом.
Эксплуатация ПР и РТК осуществляется в соответствии с ин-
струкциями по эксплуатации, регламентирующими порядок вклю-
чения и запуска в автоматическую работу оборудования.
Автоматические действия основного и вспомогательного обору-
дования, высокие скорости перемещения рабочих органов ПР,
большая зона обслуживания и другие специфические особенности
обусловливают повышенную опасность ПР для обслуживающего
персонала. В связи с этим обеспечению безопасности труда при
эксплуатации ПР и РТК должно уделяться особое внимание.
Основные причины возникновения аварийных ситуаций в про-
цессе работы РТК следующие: неправильные (непредусмотренные]
движения ПР; ошибочные действия оператора при обслуживании
ПР, работающего в автоматическом режиме (появление человека
в рабочем пространстве ПР, ошибки в программировании и т. п.);
отсутствие четкой информации оператору о ситуации в рабочей
зоне ПР, параметрах движения ПР и причинах, возникающих на
участке неполадок.
Таким образом, для обеспечения безопасности труда при эксп-
луатации ПР и РТК наряду с использованием специальных техни-
ческих средств необходимо применять соответствующие приемы и
методы проведения работ, а также строго соблюдать регламенти-
рованные режимы эксплуатации ПР
Неполадки и аварийные ситуации, которые возникают в процес-
се эксплуатации ПР, должны ежесменно регистрироваться опера-
тором или наладчиком в специальном журнале.
Перед началом работы должны быть устранены все отказы,
отмеченные ранее.
Наладчик и оператор должны убедиться в исправном состоянии
основного и вспомогательного технологического оборудования,
средств обеспечения безопасности и в отсутствие посторонних
лиц и предметов в рабочем пространстве ПР.
246
К работе на технологических участках, обслуживаемых ПР,
может допускаться только персонал, прошедший специальное обу-
чение по безопасному обслуживанию ПР со сдачей экзамена спе-
циальной комиссии.
Перед допуском на обслуживание оборудования, оснащенного
ПР, и РТК персонал должен получить вводный инструктаж, а в
процессе работы строго руководствоваться инструкцией по безо-
пасности труда.
Следует обратить особое внимание на возможность проявления
опасностей при выполнении технологического процесса, на опас-
ные зоны работающего оборудования, оградительные устройства
и правила пользования ими. Перед началом работы необходимо
убедиться исправности и нормальном функционировании обору-
дования.
Текущий ремонт отдельных узлов и механизмов ПР и РТК про-
изводят согласно прилагаемым инструкциям по эксплуатации соот-
ветствующих видов оборудования. При этом помимо внеочеред-
ного ремонта, вызванного отказами отдельных механизмов, важ-
ное значение имеют планово-предупредительные осмотры и ремон-
ты, обеспечивающие безотказную работу оборудования в автома-
тическом режиме.
Периодичность проведения указанной работы устанавливается
в зависимости от оборудования на основании предварительных
расчетов и опыта промышленной эксплуатации. Например, перио-
дичность проверки электрооборудования и систем управления
должна быть не реже одного раза в месяц; при этом проводят рас-
ширенные тестовые испытания и проверяют все контактные группы
узлов.
7.8. ПРИМЕНЕНИЕ ПР НА СБОРОЧНЫХ РАБОТАХ
Время, затрачиваемое на сборку, составляет 25—35% общего
времени изготовления изделий, а затраты на сборочные операции
достигают 50% стоимости готового изделия. Поэтому автоматиза-
ция сборки является одним из важных резервов повышения произ-
водительности труда и, следовательно, снижения стоимости изде-
лия, в связи с чем этому вопросу уделяется большое внимание, так
как в случае применения ручной сборки расходы на ее осуществле-
ние составляют 35% производственных расходов. При автоматиче-
ской сборке значительно повышается качество продукции, ее на-
дежность и долговечность, улучшаются условия труда и высвобож-
дается большое количество рабочих.
Автоматизация сборочных операций в серийном производстве
связана с определенными трудностями. Это объясняется в первую
очередь необходимостью частых переналадок сборочного оборудо-
вания.
В зависимости от объема и сложности выполняемых операций
сборку осуществляют как на оборудовании, включаемом в состав
комплексной автоматической липни по обработке базовой детали,
247