Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Конструктивные особенности токарных станков с числовым программным управлением

Станки с ЧПУ имеют расширенные технологические возможности при сохранении высокой надежности работы. Конструкция станков с ЧПУ должна, как правило, обеспечить совмещение различных видов обработки (точение -- фрезерование, фрезерование -- шлифование), удобство загрузки заготовок, выгрузки деталей (что особенно важно при использовании промышленных роботов), автоматическое или дистанционное управление сменой инструмента и т.д.

Повышение точности обработки достигается высокой точностью изготовления и жесткостью станка, превышающей жесткость обычного станка того же назначения, для чего производят сокращение длины его кинематических цепей: применяют автономные приводы, по возможности сокращают число механических передач. Приводы станков с ЧПУ должны также обеспечивать высокое быстродействие.

Повышению точности способствует и устранение зазоров в передаточных механизмах приводов подач, снижение потерь на трение в направляющих и других механизмах, повышение виброустойчивости, снижение тепловых деформаций, применение в станках датчиков обратной связи. Для уменьшения тепловых деформаций необходимо обеспечить равномерный температурный режим в механизмах станка, чему, например, способствует предварительный разогрев станка и его гидросистемы. Температурную погрешность станка можно также уменьшить, вводя коррекцию в привод подач от сигналов датчиков температур.

Базовые детали (станины, колонны, основания) выполняют более жесткими за счет введения дополнительных ребер жесткости. Повышенную жесткость имеют и подвижные несущие элементы (суппорты, столы, салазки). Столы, например, конструируют коробчатой формы с продольными и поперечными ребрами. Базовые детали изготовляют литыми или сварными. Наметилась тенденция выполнять такие детали из полимерного бетона или синтетического гранита, что в еще большей степени повышает жесткость и виброустойчивость станка.

Направляющие станков с ЧПУ имеют высокую износостойкость и малую силу трения, что позволяет снизить мощность следящего привода, увеличить точность перемещений, уменьшить рассогласование в следящей системе.

Направляющие скольжения станины и суппорта для уменьшения коэффициента трения создают в виде пары скольжения «сталь (или высококачественный чугун) -- пластиковое покрытие (фторопласт и др.)».

Направляющие качения имеют высокую долговечность, характеризуются небольшим трением, причем коэффициент трения практически не зависит от скорости движения. В качестве тел качения используют ролики. Предварительный натяг повышает жесткость направляющих в 2... 3 раза, для создания натяга используют регулирующие устройства.

2.Приводы и преобразователи для станков с ЧПУ

В связи с развитием микропроцессорной техники применяются преобразователи для приводов подачи и главного движения с полным микропроцессорным управлением -- цифровые преобразователи или цифровые приводы. Цифровые приводы представляют собой электродвигатели, работающие на постоянном или переменном токе. Конструктивно преобразователи частоты, сервоприводы и устройства главного пуска и реверса являются отдельными электронными блоками управления.

3.Привод подачи для станков с ЧПУ

В качестве привода используют двигатели, представляющие собой управляемые от цифровых преобразователей синхронные или асинхронные машины. Бесколлекторные синхронные (вентильные) двигатели для станков с ЧПУ изготовляют с постоянным магнитом на основе редкоземельных элементов и оснащают датчиками обратной связи и тормозами. Асинхронные двигатели применяют реже, чем синхронные. Привод движения подач характеризуется минимально возможными зазорами, малым временем разгона и торможения, небольшими силами трения, уменьшенным нагревом элементов привода, большим диапазоном регулирования. Обеспечение этих характеристик возможно благодаря применению шариковых и гидростатических винтовых передач, направляющих качения и гидростатических направляющих, беззазорных редукторов с короткими кинематическими цепями и т.д.

Приводами главного движения для станков с ЧПУ обычно являются двигатели переменного тока -- для больших мощностей и постоянного тока -- для малых мощностей. В качестве приводов служат трехфазные четырехполюсные асинхронные двигатели, воспринимающие большие перегрузки и работающие при наличии в воздухе металлической пыли, стружки, масла и т.д. Поэтому в их конструкции предусмотрен внешний вентилятор. В двигатель встраивают различные датчики, например датчик положения шпинделя, что необходимо для ориентации или обеспечения независимой координаты.

Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями имеют диапазон регулирования до 250. Преобразователи представляют собой электронные устройства, построенные на базе микропроцессорной техники. Программирование и параметрирование их работы осуществляются от встроенных программаторов с цифровым или графическим дисплеем. Оптимизация управления достигается автоматически после введения параметров электродвигателя. В математическом обеспечении заложена возможность настройки привода и пуск его в эксплуатацию.

Шпиндели станков с ЧПУ выполняют точными, жесткими, с повышенной износостойкостью шеек, посадочных и базирующих поверхностей. Конструкция шпинделя значительно усложняется из-за встроенных в него устройств автоматического разжима и зажима инструмента, датчиков при адаптивном управлении и автоматической диагностике.

Опоры шпинделей должны обеспечить точность шпинделя в течение длительного времени в переменных условиях работы, повышенную жесткость, небольшие температурные деформации. Точность вращения шпинделя обеспечивается прежде всего высокой точностью изготовления подшипников.

Наиболее часто в опорах шпинделей применяют подшипники качения. Для уменьшения влияния зазоров и повышения жесткости опор обычно устанавливают пошипники с предварительным натягом или увеличивают число тел качения. Подшипники скольжения в опорах шпинделей применяют реже и только при наличии устройств с периодическим (ручным) или автоматическим регулированием зазора в осевом или радиальном направлении. В прецизионных станках применяют аэростатические подшипники, в которых между шейкой вала и поверхностью подшипника находится сжатый воздух, благодаря этому снижается износ и нагрев подшипника, повышается точность вращения и т. п.

Привод позиционирования (т.е. перемещения рабочего органа станка в требуемую позицию согласно программе) должен иметь высокую жесткость и обеспечивать плавность перемещения при малых скоростях, большую скорость вспомогательных перемещений рабочих органов (до 10 м/мин и более).

Вспомогательные механизмы станков с ЧПУ включают в себя устройства смены инструмента, уборки стружки, систему смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства и т.д. Эта группа механизмов в станках  с ЧПУ значительно отличается от аналогичных механизмов, используемых в обычных универсальных станках. Например, в результате повышения производительности станков с ЧПУ произошло резкое увеличение количества сходящей стружки в единицу времени, а отсюда возникла необходимость создания специальных устройств для отвода стружки. Для сокращения потерь времени при загрузке применяют приспособления, позволяющие одновременно устанавливать заготовку и снимать деталь во время обработки другой заготовки.

Устройства автоматической смены инструмента (магазины, автооператоры, револьверные головки) должны обеспечивать минимальные затраты времени на смену инструмента, высокую надежность в работе, стабильность положения инструмента, т.е. постоянство размера вылета и положения оси при повторных сменах инструмента, иметь необходимую вместимость магазина или револьверной головки.

Револьверная головка -- это наиболее простое устройство смены инструмента: установку и зажим инструмента осуществляют вручную. В рабочей позиции один из шпинделей приводится во вращение от главного привода станка. Револьверные головки устанавливают на токарные, сверлильные, фрезерные, многоцелевые станки с ЧПУ; в головке закрепляют от 4 до 12 инструментов.

Кинематическая цепь главного движения основных шпинделей токар-ного автомата мод.1265-4. Составить уравнение, вывести формулу на-стройки гитары сменных колес.

Рис.

Рис. Кинематическая схема универсальной делительной головки

Чертеж. Универсальная делительная головка. Кинематическая схема

Кинематическая цепь главного движения зубофрезерного станка мод.5Д32. Составить уравнение, вывести формулу настройки гитары сменных колес.

Настройка станка для нарезания цилиндрических зубчатых колес с прямыми зубьями

В этом случае настраиваются цепи: главного движения, обкатки (деления) и вертикальной подачи.

Цепь главного движения

Назначение цепи - обеспечить необходимую окружную скорость вращения фрезы, т.е. скорость резания.

К.З. двигатель - фреза.

Р.П. nдв.=1420 [об/мин] nфр. [об./мин]

У.К.Б.

тогда ,

Расчетная формула: i v = А/В = пфр/110, где А и В - сменные колеса однопарной гитары, причем А + В = 60; пфр - частота вращения фрезы.

Рис. 2. Кинематическая схема зубофрезерного станка модели 5Д32

токарный станок программный

Частота вращения фрезы зависит от рекомендуемой скорости резания и вычисляется по соотношению

пфр = 1000V/(ПDфр), где Офр - наружный диаметр фрезы, мм.: V - скорость резания, м/мин.

Скорость резания в зависимости от обрабатываемого материала выбирается по табл.1.

Набор сменных зубчатых колес, предназначенный для настройки гитары главного движения, содержит следующий ряд: 18, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42.

Допустимая погрешность настройки гитары ± 10%.

Таблица 1

Цепь обкатки (деления)

Зубофрезерный станок работает по методу непрерывной обкатки и одновременно непрерывного деления, поэтому цепи обкатки и деления здесь совпадают. Цепь обкатки предназначена для согласования вращательного движения инструмента с вращательным движением заготовки. При нарезании фреза и заготовка воспроизводят зубчатое зацепление червяк - червячное колесо.

Конечные звенья: фреза - стол с заготовкой.

Расчетные перемещения: 1 об. фрезы -> k/z об. стола с заготовкой, где k - число заходов червячной фрезы; z - число зубьев нарезаемого колеса.

Уравнение кинематического баланса:

we I диф = 1 - передаточное отношение дифференциала. Расчетная формула звена настройки цепи обкатки:

Дополнительные сменные колеса е и f позволяют расширить возможности гитары обкатки и устанавливаются в зависимости от числа зубьев нарезаемой заготовки:

приг<160 рекомендуются колеса е= f =,36,- приг>160-е= 24,f=48;

npMZ<20 - е= 48,f=24;

/Я(^ Гитара двухпарная. Набор сменных зубчатых колес, поставляемый со станком, представлен следующим рядом: ^б (2шт.), 23, ^f, 25' (2шт.), 30, 33, 34„35:37, 40, 41, 43, 45, 47, 48,50,53,55,57,58, 59.J&6, 61,62, 65,67,70,71,73, 75, 79, 80, 83,85,89,90,92,95,97,98, 100.

Следует иметь в виду, что данный набор одновременно используется для настройки гитар обкатки, подач и дифференциала.

Необходимо обеспечить настройку гитары обкатки без погрешности (абсолютно точно). В некоторых специальных случаях допустимая погрешность определяется в зависимости от точности нарезаемых зубчатых колес.

Цепь вертикальной подачи

Эта цепь предназначена для обеспечения определенной скорости перемещения инструмента вдоль зуба нарезаемого зубчатого колеса.

Конечные звенья: стол с заготовкой - фрезерный суппорт (вертикальное перемещение).

Расчетные перемещения: 1 об. стола с заготовкой -> sb мм. суппорта.

Уравнение кинематического баланса:

i96-2-! 45 29.16-4-J-1

1 24 SB 36 19 16 20 30 x-в* - в' где tx,e. =10 мм. - шаг ходового винта вертикальной подачи.

Расчетная формула: !зв = -- * Sg,

где sb - вертикальная подача фрезы, мм/об, стола (выбирается по табл. 1).

Гитара двухпарная. Допустимая погрешность настройки ± 10%. Набор сменных зубчатых колес - см. цепь обкатки.

4.Назначение агрегатных станков и их компоновка. Основные узлы агрегатных станков; силовые головки; шпиндельные коробки

Назначение и компоновка

Агрегатными называются станки, состоящие из нормализованных узлов (агрегатов).

Эти станки используются для многоинструментальной обработки заготовок в условиях крупносерийного и массового производства. На Агрегатных станках производится сверление, растачивание, нарезание резьбы и фрезерование плоскостей в корпусных деталях. Преимущества применения агрегатных станков заключается в следующем:

1) значительное сокращение времени на проектирование и изготовление станка

2) высокая производительность, обусловленная многоинструментальной обработкой и минимальным количеством вспомогательных движений.

3) удешевление обработки заготовок благодаря высокой производительности и простоте обслуживания станка

4) возможность использования части агрегатов при изменении объекта производства.

При установившейся номенклатуре деталей возможно создание агрегатных станков с переналадкой на обработку заготовок деталей нескольких типоразмеров. Агрегатные станки могут работать как самостоятельная единица станочного парка или входить в состав А.Л.

В большинстве случаев на агрегатных станках производится обработка несколькими инструментами неподвижной заготовки. Это позволяет осуществлять рабочие перемещения агрегатов, несущих инструмент в одном направлении и обрабатывать заготовки, одновременно с нескольких сторон.

Компоновка агрегатных станков зависит от размеров и конфигурации изготовленной детали, а также от возможности совмещения необходимых для обработки операций.

Существуют три основных типа компоновки:

- горизонтальная;

- вертикальная;

- комбинированная и целый ряд дополнительных, таких как:

- горизонтальная односторонняя;

- горизонтальная двухсторонняя;

- горизонтальная трехсторонняя

- комбинированная вертикальная и горизонтальная двухсторонняя

Основные узлы агрегатных станков (см. рис.). Агрегатные станки в большинстве случаев имеют следующие основные узлы: корпусные детали (станина, колонная, подставка); силовые головки; силовые столы; поворотные столы; шпиндельные коробки.

Силовые головки.

Силовые головки предназначены для сообщения режущим инструментам главного движения и движения подачи.

Различают самодействующие и несамодействующие силовые головки.

Самодействующими силовыми головками называются агрегаты, сообщающие инструменту вращательное (главное) и поступательное (подача) движения.

Несамодействующие головки сообщают инструменту только вращательное движение, а привод поступательного перемещения головке сообщается силовым столом.

Подача инструмента в силовых головках может осуществляться:

1. Перемещением корпуса головки, несущего шпиндельную коробку

2. Перемещением пиноли с инструментом при неподвижном корпусе.

Вращение рабочих шпинделей осуществляется от двигателя расположенного на корпусе головки.

Для реализации движения подачи применяются кулачковые механизмы с плоским или цилиндрическим кулачком, винтовые передачи, а так же гидро и реже пневмоцилиндры.

Размещено на Allbest.ru