Токарный станок с чпу модели

Основные требования, предъявляемые к современному металлорежущему оборудованию — это скорость запуска в производство, точность изготовления и быстрая переналадка на выпуск другого изделия. Всеми этими качествами обладает токарный станок с ЧПУ. Его главные достоинства — точность, высокая производительность, возможность многооперационной механообработки за одну установку и скорость переналадки. А применение системы ЧПУ (англ. CNC) с цифровым управлением электроприводами позволяет выполнять все действия по изготовлению изделия без участия станочника-оператора. По существующей классификации он относится к металлорежущим установкам, но по факту станок по обработке металла — универсальный и может обрабатывать множество других материалов.

Назначение

Технологические особенности токарного оборудования позволяют выполнять на нем лишь некоторые виды механообработки. Поэтому его применяют при изготовлении изделий с цилиндрическими, сферическими и коническими поверхностями, используя при этом обработку точением, а также операции с применением сверл, метчиков, зенкеров и разверток. Точение является основным видом токарных работ и имеет следующие разновидности:

  • наружное обтачивание;
  • внутренняя расточка;
  • подрезка торцов;
  • прорезка канавок;
  • отрезка.

Многофункциональные токарные центры имеют дополнительный фрезерный шпиндель, который позволяет выполнять все виды фрезерных работ. Универсальный токарный станок с ЧПУ по металлу также может оснащаться съемной фрезерной головкой. Чаще всего такие дополнительные механизмы используют на устройствах небольшого размера, примером которых является настольный токарный станок с ЧПУ.

Основные группы изделий, изготавливаемые токаркой — это валы, втулки, плоские тела вращения, части корпусов, фланцы редукторов и эксцентрики. Для крупносерийного изготовления простых деталей применяют прутковые автоматы или специализированные установки. А основное назначение токарных станков с программным управлением — единичное и мелкосерийное производства изделий повышенной сложности.

Конструктивные особенности

Независимо от технических характеристик в состав токарных установок входит примерно один и тот же набор узлов и агрегатов:

  1. Станина. Это сварная или литая конструкция для размещения всех остальных механизмов. Она устанавливается на виброопоры или крепится анкерными болтами к бетонному полу цеха. На станине монтируется передняя бабка и горизонтальные направляющие.
  2. Передняя бабка. Внутри нее находится главный привод, коробка скоростей и шпиндель. Для зажима заготовки используется кулачковый патрон или планшайба, которые крепят на конец шпинделя.
  3. Задняя бабка. Расположена на продольных направляющих напротив передней бабки. Предназначена для фиксации второго конца заготовок или закрепления инструмента для работы с цилиндрическими и коническими отверстиями.
  4. Суппорт. Служит для позиционирования резца или поворотной инструментальной головки. В его состав входят каретка, поперечные салазки, верхние салазки, резцедержатель и механизм, обеспечивающий перемещение этих устройств.

Конструкция токарного станка с ЧПУ

Эти агрегаты дополняют устройства регулировки вращения главного привода и скорости перемещения режущего инструмента. При ручном механическом управлении — это коробка скоростей и коробка подач, а также гитара — сменный набор шестерен для изменения скорости подачи или шага резьбы. В современных установках вместо механических приводов применяют раздельные электроприводы (главный, отдельных осей, дополнительных устройств) с цифровым управлением.

Токарное оборудование комплектуется различными вспомогательными устройствами. Самые распространенные из них — это системы подачи СОЖ и транспортеры стружкоудаления.

Система СОЖ орошает рабочую зону смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), которая охлаждает обрабатываемый металл и инструмент, а также улучшает условия резания. Транспортеры стружкоудаления отводят металлическую стружку из рабочей зоны и доставляют ее в накопительные контейнеры.

Главное отличие механообработки с использованием ЧПУ от выполнения технологических операций в ручном режиме — это не только программное управление перемещениями и режимами резания, но и полная автоматизация всех вспомогательных операций. Конструкция токарного станка с ЧПУ позволяет управлять не только позиционированием и работой инструмента, но и такими вспомогательными действиями, как:

  • зажим заготовки;
  • позиционирование револьверной головки;
  • включение и выключение системы охлаждения;
  • управление транспортером стружкоудаления;
  • блокировка и разблокировка защитного ограждения.

При разработке CNC-программ применяют программное обеспечение, которое позволяет генерировать последовательность команд для вычисления траектории резца на основании чертежа в электронном формате DXF. Технологу-программисту остается только задать параметры режущей кромки и режимы резания. Большинство современных систем ЧПУ отображают такие чертежи на своем экране, что очень удобно для корректировки программы при ее отладке или пробном изготовлении детали.

Принцип работы

Технология токарной обработки включает в себя основные и вспомогательные операции. Первые — это сама металлообработка, а вторые — все, что связано с подготовкой и завершением цикла обработки заготовки. В общем виде их последовательность при точении одной поверхности детали выглядит так:

  1. Базирование заготовки. Выполняется ее загрузка, центровка, необходимые измерения и фиксация зажимными приспособлениями.
  2. Размещение оснастки. При необходимости устанавливается оснастка и приспособления, используемые в процессе работы.
  3. Выбор и фиксация резца. Согласно технологической карте отбирается соответствующий резец и устанавливается в резцедержатель или поворотную инструментальную головку.
  4. Запуск вращения шпинделя. Задается скорость вращения и включается главный привод.
  5. Позиционирование в исходную точку. Резец выводится в точку начала резания и устанавливается на заданном расстоянии от поверхности
  6. Включение подачи. Включается поперечное перемещения резца, которое по достижении заданной глубины точения переключается на продольное.
  7. Рабочий проход. Выполняется проход на заданной глубине со снятием металлической стружки.
  8. Отвод резца. По достижении конца обрабатываемой поверхности продольное перемещение переключается на поперечное, и резец отводится от поверхности.
  9. Новое позиционирование. Резец отводится в исходное положение (или позиционируется для нового прохода).
  10. Измерение. Замеряется геометрия обработанной поверхности.
  11. Снятие детали. Расфиксация детали и снятие ее вручную или с использованием грузоподъемных механизмов.
Читайте также:  Самодельный шредер для древесины

На основании параметров технологического процесса технолог рассчитывает нормы вспомогательного и основного времени. С учетом этих данных определяются экономические показатели изготовления изделия. Автоматизированная механообработка намного сокращает трудозатраты на единицу продукции и увеличивает коэффициент загрузки оборудования.

Токарные работы на станке с ЧПУ

При токарной обработке с ЧПУ станок выполняет почти все действия по заданной программе, а участие станочника-оператора требуется только при установке и снятии детали и проверке инструмента, а также замере готового изделия (иногда это делается автоматически). Значительное сокращение вспомогательного времени во много раз повышает экономическую эффективность механообработки. Поэтому все современное токарное оборудование с ЧПУ имеет в своем составе:

  • быстрозажимную оснастку для закрепления заготовки;
  • револьверные головки с программным позиционированием;
  • цифровые электроприводы главного привода и всех осей перемещения;
  • программно-управляемые вспомогательные устройства.

Некоторые виды оборудования с автоматизированным управлением могут иметь в своем составе приводной инструмент, противошпиндели, фрезерные и шлифовальные шпиндели, а также устройства для автоматического замера деталей.

Такое оборудование тоже называется «токарным», поскольку в его основе лежит традиционная компоновка. Но на самом деле это уже обрабатывающие центры широкого профиля.

Виды токарных станков с ЧПУ

Токарное оборудование с ЧПУ классифицируются по тем же показателям, что и станки с ручным управлением:

  • ориентация направляющих;
  • класс точности (пять типов);
  • масса (четыре типа);
  • степень специализации (универсальные, специализированные и специальные).

Кроме того, существует технологическая классификация токарных станков с ЧПУ, основанная на компоновке узлов и агрегатов. В этом случае выделяют пять основных групп:

  1. Горизонтальные токарно-револьверные. Самая распространенная группа оборудования с программным управлением. Выпускаются во множестве типоразмеров и модификаций.
  2. Токарно-лобовые станки с ЧПУ. Не имеют задней бабки, а размер планшайбы может достигать нескольких метров. Применяются при работе с крупноразмерными изделиями типа обечаек.
  3. Токарно-карусельные. Планшайба расположена горизонтально, а ее размер может достигать 10-12 метров. Установки с планшайбой более двух метров, как правило, имеют два вертикальных суппорта.
  4. Многошпиндельные. При работе с заготовками используется шпиндельный блок, состоящий из нескольких (обычно 4-6) одновременно вращающихся шпинделей, и такое же количество неподвижных суппортов с разными резцами. Поворотом блока каждая заготовка подводится к очередному суппорту и таким образом за один оборот на ней выполняется четыре-шесть различных видов резания.
  5. Токарно-фрезерные обрабатывающие центры. Многофункциональное оборудование, способное выполнять за одну установку детали весь спектр операций по механообработке.

Отдельная группа в составе токарного оборудования — это малогабаритные станки, которые используются в профессионально-технических учебных заведениях, небольших мастерских, лабораториях и домашними умельцами.

Мини токарный станок ЧПУ по металлу может выполнять все те же операции, что и промышленные установки, но только с меньшими по размеру деталями. Обычно они оснащены системой CNC со стандартным языком программирования G-code, которая управляет перемещением суппорта, а также оборотами главного и вспомогательного привода. Настольный токарный станок с ЧПУ может оснащаться сменной фрезерно-сверлильной головкой, что значительно расширяет область его применения.

Программирование токарного оборудования

Система ЧПУ токарного станка управляет обработкой детали в соответствии с программой, составленной технологом-программистом. Эти программы пишутся на языке G-code (стандарт RS274), разработанном специально для установок, управляемых с помощью числового программного управления.

Программа на G-code состоит из последовательных нумерованных блоков, называемых кадрами. Каждый такой блок содержит набор команд, на основании которых совершается элементарное технологическое действие, например, позиционирование резца в исходную точку или его движение с определенной подачей и оборотами вглубь металла. Перемещение режущей кромки по заданной программе производится в инкрементной системе координат. Это означает, что координаты каждой последующей точки указываются в виде приращения к координатам предыдущей позиции инструмента. И только выход на исходное положение задается в начале программы в абсолютных координатах.

Программирование станков с ЧПУ

Язык G-code включает в себя две группы: G-команды и M-команды.

Первая группа — это подготовительные команды, которые задают:

  • систему координат и рабочую плоскость;
  • точку начала координат;
  • тип движения (ускоренное, рабочее);
  • вид траектории движения (линейное, круговое);
  • координаты позиционирования;
  • значение подачи и оборотов шпинделя;
  • переход к сверлению и нарезанию резьбы;
  • значение коррекции инструмента (по радиусу и по длине).

Группа M-команд — это вспомогательные команды. Они управляют электромеханическими и гидравлическими устройствами, а также выполнят служебные функции внутри программы. Чаще всего применяют следующие M-команды:

  • включение шпинделя и задание ему направления вращения;
  • остановка вращения шпинделя;
  • автоматическая смена инструмента (поворот инструментальной головки);
  • ручная смена инструмента;
  • включение и выключение подачи СОЖ.

Принцип числового программного управления токарным станком

В отличие от фрезерных, в токарных станках вращается не инструмент, а заготовка. Поэтому программирование для их систем CNC имеет некоторые особенности. Во-первых, перемещение в радиальном направлении задается по оси X, а в продольном — по оси Z. Во-вторых, при составлении программ ЧПУ параметры задаются в миллиметрах на оборот, а не в миллиметрах в секунду, как при операциях фрезерования.

Читайте также:  Как правильно подключить трансформатор тока

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Станок токарный с ЧПУ модели STL750 предназначен для высокопроизводительной токарной обработки деталей типа «вал», «винт», «фланец», «втулка», и т.д. из различных конструктивных материалов в условиях единичного и мелкосерийного производства. Станок является проверенный временем техническое решением для высокопроизводительной и высокоточной обработки.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Компоновка станка выполнена классическим способом путем закрепления на подвижном суппорте подвижной каретки c установленной револьверной головкой фирмы «Pragati» (Индия), опционально возможна установка револьверной головки с приводным инструментом производства ф.“SAUTER” (Германия) – станок модели STL750-01. Станина с углом наклона 30 o к вертикали. Корпусные элементы станка представляют собой литые детали, обеспечивающие достаточную жёсткость и термостабильность.

Применяемые на станке электроприводы обеспечивают бесступенчатое регулирование величин рабочих подач и частот вращения шпинделя в широком диапазоне, что дает возможность использования высокопроизводительного режущего инструмента для обработки деталей на станке.

Полый гидравлический 3-х кулачковый патрон диаметром 315мм.
Станок в базовом варианте имеет следующие управляемые оси:

Ось Х – поперечное перемещение суппорта
Ось Z – продольное перемещение суппорта
Система смазки станка – централизованная от станции импульсной смазки.

На рис. 4 показаны некоторые компоновки для обработки деталей типа тел вращения. Многооперационный станок, выполненный на базе токарного станка (рис. 4. а), имеет револьверную головку 1, которая перемещается в поперечном направлении вместе с кареткой 2 от шагового двигателя 3 и в продольном направлении – вместе с салазками 4 от шагового двигателя 5. Все движения, включая поворот револьверной головки, выполняются автоматически по командам УЧПУ.

Многооперационный станок на базе типового токарно-револьверного станка (рис. 4. б) выполнен с двумя шпиндельными бабками (неподвижная бабка 6 для обработки прутковых заготовок и подвижная 8 для обработки штучных заготовок).

Рис. 4. Компоновки многооперационных станков для обработки деталей типа тел вращения: а – на базе токарного станка; б – на базе токарно-револьверного станка ; в – на базе одношпиндельного токарно-револьверного автомата

На рис. 4 обозначено: 1, 7, 9, 12 – револьверная головка; 2 – каретка; 3, 5 – шаговые двигатели; 4 – салазки; 6, 8, 11 – шпиндельные бабки; 10 – барабан для автоматической загрузки прутков.

Бабку 6 обслуживает револьверная головка 7, установленная на крестовом суппорте и оснащенная невращающимся инструментом. В бабке 8 находится шпиндель с патроном, который может захватывать обработанную из прутка деталь и далее обрабатывать ее с противоположного торца инструментом, расположенным в револьверной головке 9 с приводом для вращения осевого инструмента. Она также установлена на крестовом суппорте.

На схеме (рис. 4. в) представлена компоновка на основе одношпиндельного токарно-револьверного автомата с наклонной станиной. Станок имеет две подвижные шпиндельные бабки 11 и 8 (координаты Z и W), а револьверная головка 12 с трех сторон снабжена вращающимся и не вращающимся инструментом. Левая бабка 11 оснащена дополнительным механизмом зажима прутка, расположенным между опорами шпинделя, и барабаном 10 для автоматической загрузки прутков, а правая бабка 8 – выталкивателем для сброса в лоток полностью обработанной де­тали. Система ЧПУ типа CNC обеспечивает оперативный ввод УП с буквенно-алфавитной клавиатуры пульта УЧПУ.

а б

Рис. 5. Схемы расположения координатных осей и наладок токарно-фрезерных станков с ЧПУ: а – с поворотной шпиндельной головкой и противошпинделем; б – с двумя револьверными головками для осевого (сверху) и радиального (снизу) инструмента

Токарные станки с ЧПУ располагают большими возможностями в плане оснащения комплектами режущих инструментов. Их количество обеспечивает выполнение наиболее сложных технологических операций. Обычное место крепления инструментов – револьверная инструментальная головка (рис. 6). Встречаются модели токарных станков и с цепным магазином повышенной вместимости. Различают осевой и радиально расположенный инструмент, которым ведут самую разнообразную механическую обработку деталей.

Возможна обработка сверлением и фрезерованием при неподвижной детали (рис. 7).

а б

Рис. 6. Различные исполнения инструментальных револьверных головок: а – 12-ти позиционная головка для осевого инструмента; б – головка для радиального инструмента, устанавливаемого в блоках

а б в

Рис. 7. Примеры обработки деталей на токарных станках с ЧПУ: а – обтачивание; б – сверление внеосевых отверстий на торце; в – фрезерование лысок при неподвижной детали

Приведенные краткие сведения говорят о широких технологических возможностях современных токарных станков с ЧПУ. Последние позволяют получать по программе сложнопрофильные поверхности на деталях типа тел вращения, обрабатывать на них, при фиксированном положении шпинделя, шпоночные пазы, сверлить отверстия перпендикулярно к оси детали, выполнять криволинейные пазы при сихронизированном вращении инструмента (концевой фрезы) и шпинделя, вести обработку деталей с двух сторон при использовании противошпинделей (контршпинделей) и многое другое.

Далее рассмотрим несколько примеров, касающихся станков с ЧПУ токарного типа, чтобы познакомиться с их конструкцией и характеристиками.

Токарный станок с ЧПУ модели 200НТ.Указанный станок (рис. 8) имеет следующие преимущества по сравнению с другими станками:

– шпиндель имеет высокую жесткость и работает на высоких скоростях;

Читайте также:  Что такое храповый механизм в секаторе

– имеется высокоскоростная револьверная головка (используется высокоточная торцевая муфта с круговыми зубьями). Регулировка осуществляется с помощью гидравлической системы. Кратчайший путь индексации выбирается автоматически во время смены инструмента. Время индексации до 0,3 с.;

– централизованная смазочная система пульсового типа с регулируемым объемом, увеличивающая срок службы направляющих по осям X и Z;

Рис. 8. Токарный станок с ЧПУ модели 200НТ (общий вид)

Табл. 2. Техническая характеристика токарного станка модели 200НТ

Общие параметры Величина
Максимальный диаметр обработки над станиной, мм Максимальная длина точения, мм Максимальный диаметр точения, мм Макс, диаметр точения (диски), мм
Шпиндель:
Размер патрона, мм Конус шпинделя Скорость шпинделя, об/мин Мощность главного двигателя, кВт Диаметр отверстия шпинделя, мм Макс, диаметр прутка, мм Дискретность, мм 203 ISOA2-6 45-4500 11/15 0.001
Перемещения и подача:
Перемещения по осям X, Z, мм Быстрое перемещение по осям X и Z, м/мин Рабочая подача на осях X и Z, мм/мин Крутящий момент серводвигателя X и Z, Нм Точность позиционирования по осям X и Z, мм Повторяемость позиционирования по осям X и Z Разность главного движения к реверсу 265/700 24/24 0-5000 12/12 0.04/0.065 и 0.02/0.025 0.006/0.012
Задняя бабка:
Диаметр пиноли, мм Перемещение пиноли, мм Конус пиноли шпинделя Макс, перемещение задней бабки, мм MT5 490
Габаритные размеры: 2800х3500х1797
Масса, кг

– станина жесткая с углом наклона 45°, устойчивая к вибрациям. Она обеспечивает высокую точность обработки, занимая малую площадь. Облегчается процесс удаления стружки;

– гидравлическая задняя бабка обеспечивает надежное закрепление заготовок;

– каретка имеет преимущество низкого трения и долгого срока службы.

На рис. 9 приведены основные элементы такого токарного станка с ЧПУ, каждый из которых, в значительной степени, определяет точность, производительность и эффективность обработки деталей.

а б в в

Рис. 9. Элементы токарного станка с ЧПУ: а – станина; б – револьверная инструментальная головка; в – задняя бабка

Прецизионный токарный станок серии PD. Фирма-производитель: SPINNER Werkzeugmaschinenfabrik GmbH (версия: PD-3-01/04-840D).

Данный станок предназначен для применения в приборостроении и в машиностроении при проведении опытно-экспериментальных работ в условиях мелко- и среднесерийного выпуска продукции.

На таких станках может производиться обработка высокоточных и сложнопрофильных деталей практически во всех отраслях промышленности.

Эти станки отвечают требованиям по точности размеров и чистоте поверхности обрабатываемых деталей малых и средних габаритов.

Станок существует в различных исполнениях – от простого станка для чистовой обработки до полностью автоматизированного токарного модуля, чем соответствует характеру как мелкосерийного производства.

Станок комплектуется современной системой числового программного управления (ЧПУ) (системой числового управления SINUMERIK 840D фирмы Siemens), обеспечивающей возможность эффективной обработки при величине партии деталей от одной штуки. Изучаемая модель станка отличается потребностью в небольшой занимаемой площади.

Общий вид станка без ограждений представлен на рис. 10. Более подробные сведения содержатся в специальном учебном пособии по этому станку.

Рис. 10. Прецизионный токарный станок серии PD (ограждение снято)

Вертикальные токарные центры.Находят широкое практическое применение токарные станки с ЧПУ, которые имеют вертикальное расположение шпинделя. Они представляют собой вертикальный токарный центр. Пример такого станка приведен на рис. 11 (компания-производитель – Hessapp). Они снабжены конвейером цепного типа для подачи деталей массой до 20 кг. Станина цельнолитая, жесткая, с тремя виброопорами. Большие скорости ускоренных перемещений: по оси X до 60 м/мин; по оси Z до 30 м/мин, при ускорениях до 4 – 6 м/с 2 . Направляющие роликовые, что минимизирует люфт.

В направляющие встроены магнитно-электронные линейки контроля позиционирования. Револьверная инструментальная головка 12-ти позиционная с гидравлическим зажимом инструмента. Могут устанавливаться сменные блоки инструментов, которые снабжаются приводом вращения. Имеется система фиксации шпинделя по углу поворота. Это повышает удобство автоматической смены кулачков патрона. Управление станком производится от ЧПУ Fanuc 21i-TB или Siemens 840 D.

Рис. 11. Вертикальный токарный центр серии BLUETURN 250

К техническим характеристикам также можно отнести: максимальный диаметр заготовки – 320 мм; диаметр патрона – 250 мм; рабочий ход по осям X и Y равен 340 и 350 мм; максимальная частота вращения шпинделя – 7000 об/мин; емкость револьверной головки – 12 инструментов; мощность – 18 кВт.

Токарно-карусельные станки с ЧПУ и инструментальными магазинами.Выпускаются Краснодарским станкостроительным заводом и предназначены для обтачивания и растачивания поверхностей крупногабаритных деталей как с прямолинейными, так и с криволинейными образующими, протачивания торцовых поверхностей, прорезания канавок, сверления, зенкерования и развертывания центральных отверстий, а также для нарезания резьбы. Протачивание торцовых поверхностей производится с постоянной скоростью резания, что улучшает условия работы инструмента. В гамму этих станков входят модели 1А512МФ3, 1А516МФ3, 1А525МФ3 и 1А532ЛМФ3.

Приведем наибольшие значения некоторых технических данных таких станков: максимальный диаметр обрабатываемой заготовки – 3150 мм, масса заготовки до 25 тонн, диаметр планшайбы – 2800 мм, мощность привода – 70 кВт, число позиций магазина – 10. Общий вид станка представлен на рис. 12.

Рис. 12. Токарно-карусельный станок с ЧПУ

Дата добавления: 2017-10-04 ; просмотров: 2024 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector