Многооперационные станки (мс) для обработки корпусных деталей
Станки с ЧПУ сверлильно-расточной группы
Сверлильные станки с ЧПУпредназначены для производительной координатной обработки деталей (типа крышек,фланцев, панелей, трубных досок) без предварительной разметки и применениякондукторов. Для них характерны операции сверления, зенкерования,развертывания, нарезания резьбы; наличие крестового стола; последовательнаяработа несколькими инструментами, установленными в револьверных головках; применениемногоинструментальных головок; автоматизация позиционирования и работы вдольоси Z.
Для обработки крепежныхотверстий в корпусных деталях, а также в деталях типа фланцев, крышек, плит,рычагов, кронштейнов, в условиях мелкосерийного и серийного производствпредназначен вертикально-сверлильный станок с ЧПУ мод.2Р135Ф2 (рис.1,4). Оноснащен крестовым столом и шестипозиционной револьверной головкой, которыезначительно расширяют его технологические возможности.
Расточные станки применяют дляобработки корпусных деталей при сверлении, зенкеровании, развертывании,фрезеровании и нарезании резьбы.
Координатно-расточныймногоинструментальный станок с ЧПУ 243ВМФ2 (рис.2) широко применяется вмелкосерийном и серийном производствах при изготовлении сложных корпусныхдеталей.
Для обработки корпусных деталеймассой до 600 кг применяется станок 2Е450АМФ4, имеющий класс точности Л,позволяющий производить также фрезерование поверхностей торцевыми и концевымифрезами с линейной и круговой интерполяцией.
Для обработки корпусных деталей массойдо 16000 кг предназначен горизонтально-расточный станок повышенной точности2П637МФ4, позволяющий обрабатывать соосные отверстия консольным инструментом споворотом стола.
Для сверления, рассверливания,зенкерования, подрезания торцов, нарезания резьбы, протачивания кольцевыхканавок и вырезания отверстий, прямоугольного и контурного фрезерованияприменяют сверлильно-фрезерные станки с ЧПУ мод.2348ПМФ2 (рис.3), 21103Н7Ф4,21104Н7Ф4, 21105Н7Ф4. Эти станки обладают широкими технологическими возможностями,что позволяет использовать их в составе автоматизированных участков.
Из зарубежных станковсверлильно-расточной группы представляют интерес многоинструментальныесверлильные центры фирмы «СТАМА» МС012 и МС112. Станки содержат 9-тиили 12-ти позиционные головки с осью вращения, параллельной оси инструмента. Сменаинструмента занимает от 0,8 до 3 секунд. Для обработки деталей различнойконфигурации и размеров, а также их крепления в различных положениях (приобработке по маятниковому циклу) рабочая площадь может быть увеличенаперестановкой головки или стола по оси Z.
/>
Рис.1 — Вертикально-сверлильныйстанок с ЧПУ2Р135Ф2
/>
Рис.2 — Координатно-расточныйстанок 243ВМФ2
/>
Рис.3 — Сверлильно-фрезерныйстанок 2348ПМФ2Фрезерные станки с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ могутбыть выполнены в различных компоновочных вариантах: вертикально-фрезерных,горизонтально-фрезерных и продольно-фрезерных.
Консольный вертикально-фрезерныйстанок с ЧПУ мод.6Р13ФЗ (4) предназначен для обработки концевыми и радиуснымифрезами плоских и пространственных деталей сложного профиля (штампов,пресс-форм, кулачков) из черных, цветных металлов и других материалов вмелкосерийном и серийном производстве. Пространственная обработка достигаетсясочетанием перемещения стола станка с деталью в горизонтальной плоскости подвум координатам и вертикального перемещения шпиндельной головки с режущиминструментом.
Основные движения в станке.
Главное движение — вращениешпинделя; движение подачи — перемещение салазок в поперечном, стола впродольном и шпиндельной головки в вертикальном направлениях; вспомогательныедвижения — установочные перемещения узлов станка.
Механизм главного движениястанка представляет обычную коробку скоростей, в которой 18 различных частотвращений шпинделя (в диапазоне 40… 2000 мин-1) получается за счетпереключения двух тройных (z = 19-22-16 и z = 37-46-26) и одного двойного (z =82-19) блоков зубчатых колес. Источником мощности служит электродвигатель М, (N=7,5 кВт, п = 1450 мин«1).
Механизм подачи. Заготовка,устанавливаемая на столе станка, при обработке перемещается в горизонтальнойплоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях — продольном ипоперечном. Шпиндель станка вместе с ползуном может перемещаться по вертикали. Этитри движения осуществляются от трех исполнительных механизмов станка. Каждыйисполнительный механизм (М\, М2, Mj) снабжен шаговым двигателем, которыйуправляет гидродвигателем (fy, Г3, Г4), а последний, в свою очередь, приводит вдвижение рабочий орган станка через зубчатые колеса и шариковую винтовую пару (2,3,4).Каждому импульсу, поступающему в шаговый двигатель, соответствует перемещениеползуна со шпинделем или стола на 0,01 мм. Скорость подачи изменяется от 20 до600 мм/мин. Консоль станка со столом и салазками имеет установочноевертикальное перемещение от гидромотора Г] через пару конических колес 18-72 ивинтовую пару 1. В станке предусмотрено и ручное перемещение узлов.
Специализированныйвертикально-фрезерный станок 6М1ЗСН с ЧПУ предназначен для изготовления деталейтипа балки, у которой концевой фрезой обрабатывается наружный контур, плоскостьпроушины, внутренние контуры колодцев и дно колодцев.
Станки с ЧПУ 65А80Ф4, 65А80ПМФ4и 65А90Ф4 составляют гамму вертикальных фрезерных станков с крестовым столом сразличной степенью автоматизации. Перемещение стола, салазок и бабкиосуществляется от отдельных безредукторных приводов подач с высокомоментнымиэлектродвигателями постоянного тока через шарико-винтовые передачи. Инструментальныймагазин и устройство автоматической смены инструмента обеспечивает выбор исмену инструмента для выполнения операций фрезерования, сверления, растачиванияи нарезания резьбы.
Вертикально-фрезерный станок сЧПУ 6520ФЗ-36 (рис.5) предназначен для фрезерования разнообразных деталейсложной формы торцевыми, концевыми, угловыми и фасонными фрезами. Обработкаможет производиться по трем координатам одновременно. Кроме фрезерования настанке можно выполнять сверление, растачивание, зенкерование и развертываниеотверстий.
Специализированныйвертикально-фрезерный станок мод. МА655АЗ (Рис.6) предназначен для обработкидеталей сложной криволинейной формы типа дисков, плит, рычагов и корпусныхдеталей из сталей, титановых и легких сплавов. Станок оснащен системой ЧПУ иустройством для автоматической смены инструмента. На станке выполняютфрезерование плоскостей и пазов, сверление, зенкерование, развертывание ипредварительное растачивание отверстий. Обработка осуществляется по тремкоординатам по программе.
Для объемной обработки ковочных,вытяжных и вырубных штампов, литейных моделей и кокилей, пресс-форм и плоскихсложных контуров применяют горизонтально-фрезерные станки с ЧПУ мод.6В443ФЗ и6В444ФЗ (рис.7). Широкий диапазон изменения скорости вращения шпинделя иоснащение станка ускорительной съемной головкой позволяют вести наиболеепроизводительную обработку. Применение съемной двухшпиндельной головки даетвозможность обрабатывать одновременно две детали. Программа работы станказаписывается на программоносителе и вводится непосредственно с пультаустройства ЧПУ, которое вычисляет траекторию движения режущего инструмента и скоростьего перемещения по трем координатам. Фактическое положение подвижных узловконтролируется датчиками обратной связи. Не меняя программы, на станке можноизготовить пуансон и матрицу, зеркальное изделие, а также изделие в масштабе (1:2, 1: 5, 1: 10), установить инструмент другой длины и диаметра, изменитьприпуск на последующую обработку.
На базе станков ФП-27НЗ и ФП-27Сразработана модификация четырехкоординатного фрезерного станка с ЧПУ иавтоматической сменой инструмента ФП-27-4С. На станке возможна обработкаторцевыми и концевыми фрезами плоскостей, прямолинейных и криволинейныхнаружных и внутренних поверхностей с постоянными и с изменяющимися угламинаклона. Станок может выполнять сверление, зенкерование, растачивание иразвертывание отверстий, а также нарезание резьбы специальными оправками сметчиком или резьбовой головкой
/>
Рис.4 — Вертикально-фрезерныйстанок 6Р13ФЗ
/>
Рис.5 — Вертикально-фрезерныйстанок с ЧПУ 6520ФЗ-36
/>
Рис.6 Специализированныйвертикально-фрезерный станок МА655АЗ
/>
Рис.7 Станок 6В444ФЗ
Сверлильно-фрезерно-расточные станки
Сверлильно-фрезерно-расточныестанки выпускаются в вертикальном и горизонтальном исполнениях. Вертикальныестанки выполняются с подвижной вертикали перемещающейся шпиндельной бабкой икрестовым столом.
Многооперационный станок с ЧПУмодели 21104П7Ф4 (рис.8) предназначены для высокопроизводительной обработкималогабаритных деталей сложной конфигурации. На станке можно выполни сверление,зенкерование, развертывание растачивание, фрезерование по контуру; нарезаниерезьб метчиками. Станок оснащен автоматическим устройством столов-спутников надве позиции. Загрузка заготовки происходит во время работы станка. Дляодносторонней комплексной обработки плоских деталей средних размеров, позаданной программе применяют вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной станокс ЧПУ модели 2256ВМФ4 (рис.9).
На станке можно производитьполучистовое и чистовое фрезерование плоскостей, пазов и криволинейныхповерхностей фрезами различных типов, а также растачивание, сверление,зенкерование, развертывание, нарезание резьб метчиками в деталях из чугуна,стали, цветных металлов и пластмасс.
Вертикальныйфрезерно-сверлильно-расточный полуавтомат с ЧПУ модели 65А60МФ4-01 предназначендля обработки по программе деталей сложной конфигурации типа кулачков, копиров,штампов, а также корпусных деталей из чугуна, стали я цветных металлов. Полуавтоматимеет 24-местный инструментальный магазин и устройство автоматической сменыинструмента, оснащен крестовым столом. В полуавтомате предусмотреныбесступенчатое регулирование приводов подач с электродвигателями постоянноготока, система блокировки и предохранительных устройств, обеспечивающих высокуюнадежность работы. Отклонение от плоскостности обработанной поверхности надлине 300 мм составляет 12 мкм, отклонение от заданного контура обработаннойдетали — 40 мкм.
Сверлильно-фрезерно-расточныестанки горизонтальной компоновки преобладали в парке многоцелевых станков. Около80% этих станков оснащены поворотными столами с приспособлениями-спутниками дляавтоматической смены заготовок, что позволяет обрабатывать детали вавтоматическом режиме с четырех-пяти сторон. Горизонтальные станки обычно имеютнеподвижную стойку и крестовый стол с поворотной частью, либопоперечно-подвижную стойку и продольно-подвижный поворотный стол. Инструментальныемагазины барабанного типа размещаются на стойте, а магазины цепного типа — рядом со станком или на стойке сбоку. Магазины задают, как правило, емкостью на16...90 инструментов, что в большинстве случаев достаточно для обработкисложных корпусных деталей.
Различают горизонтальные станкисо встроенными и вынесенными инструментальными магазинами.
/>
Рис 8 Рис.9
/>
Рис.10 станок ИР320ПМФ4
/>
Рис 12 Рис.13
/>
Рис.11 Постоянныетехнологические циклы обработки, используемые на станке модели ИР320МПФ4: 1 — обратнаяцековка с ориентацией шпинделя; 2 — растачивание ступенчатых отверстий; 3 — глубокоесверление; 4 — фрезерование наружного контура; 5 — цековка фрезерованием поконтуру; 6 — фрезерование по контуру внутренних торцов; 7- растачиваниеотверстия с использованием специальной оправки; 8 — сверление; 9 — фрезерованиеторцевой фрезой; 10 — цековка отверстий, направляющих инструмент; 11 — фрезерованиевнутренних каналов; 12 — нарезание резьбы (до Ml 6); 13 — обработкаповерхностей типа тел вращения
Для высокопроизводительнойобработки малогабаритных деталей сложной конфигурации применяют многоцелевойстанок модели ИР320ПМФ4 (рис.10). Станок имеет вертикально-подвижнуюшпиндельную бабку, продольно-подвижный шпиндель, стол с вертикальнымрасположением рабочей поверхности. Инструментальный магазин емкостью 36инструментов расположен на торце стойки. Выбор инструментов осуществляется влюбой последовательности (безманипуляторный). Смена обрабатываемых деталейпроисходит при помощи автоматического устройства накопителя столов-спутников на4 позиции. СОЖ подается в зону резания до 150 л/мин, и обеспечивает не толькоохлаждение детали и инструмента, но и удаление стружки. Широкий диапазон частотвращения шпинделя и скоростей подач позволяют выбирать оптимальные режимырезания при обработке деталей из конструкционных материалов (от легких цветныхсплавов до высокопрочных, легированных, вязких и жаропрочных сталей). Постоянныетехнологические циклы обработки, используемые на станке ИР320ПМФ4, показаны нарисунке 11, кинематическая схема станка изображена на рисунке 12.
Многооперационные станкиИР500ПМФ4 (рис.13) и ИР800ПМФ4 (рис.14) предназначены длявысокопроизводительной обработки корпусных деталей из различных конструкционныхматериалов. Наибольшая масса обрабатываемых деталей на станке ИР500ПМФ4составляет 700 кг, на станке ИР800ПМФ4 — 1500 кг. Поворотный индексируемый столперемещается на отдельной станине, которая крепится на общем основании. Станкиоснащены устройством автоматической смены столов-спутников с двухместнымнакопителем, что может обеспечить автономную работу станков в течениенескольких часов. Инструментальный магазин емкостью 30 инструментов расположенна верхнем торце станков вне рабочей зоны. Смена инструмента производитсяавтоматически по программе. Для сохранения точности станков предусмотреноустройство обдува шпинделя. Шпиндель имеет две механические ступени и прямоепрограммирование частоты вращения через 1 мин. Станки оборудованы устройствомавтоматической уборки стружки, ограждением зоны резания, индексируемыми столамиили столами с круговой подачей.
Устройство автоматической сменыинструмента расположено вне рабочей зоны и состоит из вращающегосяинструментального магазина барабанного типа с кодированными гнездами емкостьюна 30 инструментов и манипулятора. Предусмотри возможность увеличения емкостиинструментального магазина за счет установки! столе-спутнике инструментальногобарабана.
Горизонтальные многоцелевыестанки 2204ВМФ4, 2204ВМ1Ф4 (рис.15) и 6Б76ПМФ4 (рис.16) содержат вынесенныеинструментальные магазины. Станки производят получистовое и чистовоефрезерование плоскостей, пазов и криволинейных поверхностей концевыми,торцевыми и дисковыми фрезами, а также растачивание, сверление, зенкерование,развертывание, нарезание резьбы метчиками. Установка инструментального магазинана отдельной опоре возле станка позволяет свести к минимуму изменение еготочностных параметров, увеличить жесткость станков и повысить еговиброустойчивость.
Для комплексной обработкидеталей повышенной сложности применяют горизонтальныесверлильно-фрезерно-расточные станки 2206ВМ1Ф4 и ЛФ400ПМФ4.
Для консольной обработки деталейпредназначены горизонтальные сверлильно-фрезерно-расточные станки 2623ПМФ4,22912Н7Ф4 и 2А622Ф4-1, изготовленные в Санкт-Петербурге (Станкостроительноеобъединение). Станки оснащены устройством автоматической смены столов-спутниковс изделием, а также встроенными поворотными столами, что позволяет значительнорасширить их технологические возможности.
Многоцелевой станок с ЧПУ мод. ОС-1000МФ4применяют для обработки деталей типа корпусов, плит, трубных досок, рам, балокв индивидуальном и мелкосерийном производствах при частых переналадках.
Позиционирование инструмента принеподвижной детали позволяет уменьшить производственную площадь по сравнению сприменением станков традиционной компоновки с подвижным столом. Протяженностьустановочной плиты (стола) позволяет производить обработку деталей помаятниковому циклу, то есть совмещать во времени установку очередной заготовкис обработкой предыдущей деталей.
Смену инструмента производятповоротом и фиксацией магазина (число инструментов — 24) относительно шпинделя,что позволяет обеспечить высокую надежность и точность.
Координатныесверлильно-фрезерно-расточные станки 24К60АФ4 и 24К70АФ4 предназначены дляобработки отверстий с точным расположением осей методом растачивания,контурного фрезерования, сверления, зенкерования и резьбо-нарезания.
На станках можно выполнятьчистовое и получистовое фрезерование плоскостей, подрезку торцов, разметку иточные измерения. Подвижные органы (стол и головка) установлены с высокойточностью, что позволяет использовать эти станки в качестве измерительных машин.
Для повышения точности обработкиизделий большой массы в станках применяют адаптивную систему компенсациидеформации станины. Станки оснащен автоматизированной системой определенияположения базовых поверхностей изделия, что значительно упрощает и ускоряет ихустановку на стол станка.
ГПМ на базе многооперационных станков
В состав типового ГПМ длямеханообработки корпусных заготовок входят; многоцелевойсверлильно-фрезерно-расточный станок с ЧПУ; накопитель столов-спутников сзаготовками, устройство для их автоматической загрузки и разгрузки со столастанка; механизм автоматической смены режущего инструмента с инструментальныммагазином; устройства для выполнения контрольно-измерительных операций настанке; механизмы уборки стружки и другие вспомогательные устройства
Схема компоновки ГПМ ИР320ПМФ4(рис.16) включает одноименный станок с горизонтальным шпинделем, установленнымв вертикально-подвижной шпиндельной коробке (ось Y) с продольно перемещающимсяпо оси Z ползуном. На верхнем торце стойки расположен 36-позиционныйинструментальный магазин барабанного типа с наклонной осью вращения,обеспечивающий автоматическую смену инструмента в шпинделе без примененияманипулятора. Поперечно-подвижный (ось Х) и поворотный (движение А) стол с вертикальнымрасположением рабочей поверхности с размерами 320x320 мм позволяетустанавливать и закреплять унифицированный стол-спутник с заготовкой, котораяможет быть обработана с четырех сторон за одну установку. Сменастолов-спутников производится автоматически с накопителя, установленного передстанком и имеющего четыре (исполнение 1) или двенадцать (исполнение 2) позиций.Загрузка и разгрузка столов-спутников может осуществляться как вдоль продольнойоси Z станка (с противоположной по отношению к шпинделю стороны), так и вдольпоперечной оси Х (перпендикулярно к оси шпинделя).
/>
Рис 15 Рис.16
/>
Рис.17
Список литературы
1. Харченко А.О. Станки с ЧПУ и оборудование гибких производственных систем:Учебное пособие для студентов вузов. — К.: ИД „Профессионал“, 2004. — 304 с.
2. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. Программирование обработки на станках счпу. Справочник, — Л.: Машиностроение,1990. — 592 с.