6.3.5.2. Токарні верстати з чпк

Сьогодні замість звичайних токарно-гвинторізних верстатів все частіше у дрібносерійному та одиничному виробництвах використовують токарні верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК). Останні забезпечують вищу продуктив­ність і гнучкість завдяки наявності в них мікро-ЕОМ з відпо­відним програмним забезпеченням. Верстати з ЧПК розрахова­ні на роботу в напівавтоматичному режимі. За командами керу-вальної програми відбуваються автоматична зміна частоти обе­ртання шпинделя, зміна значення й напрямку подачі, положення інструмента, перехід від робочих до швидких переміщень супор­та, зупинка верстата. На верстаті можна виконувати всі види токарних робіт, а також нарізування різцем циліндричних і конічних різей.

Токарний верстат з ЧПК моделі 16К20ФЗ (рис. 6.3.10) скла­дається зі станини Д, передньої (шпиндельної) бабки Є, задньої бабки Г, супорта Б з шестипозиційною інструментальною голов-

кою 2, механізмів поздовжньої та поперечної подач, пультів керування А, В.

Станина виконана у вигляді виливка коробчастої форми з двома парами напрямних. Поверхня напрямних загартована. На верхній лівій частині станини закріплена передня бабка, на передній частині — механізми поздовжньої подачі. На одній парі напрямних перебуває супорт, на іншій — задня бабка.

Передня бабка складається з триступеневої коробки швид­костей та шпинделя. Електродвигун постійного струму разом з коробкою швидкостей забезпечує безступеневе регулювання частот обертання шпинделя в межах від 22,4 до 2240 об/хв.

Задня бабка служить для підтримування правого кінця дов­гої заготовки, а також закріплення різального інструмента для обробки отворів і здійснення руху подачі цього інструмента. Задня бабка складається з литого корпуса, пінолі, маховичка 4 для ручного переміщення пінолі та механізму З фіксації корпу­са на напрямних станини.

Супорт несе шестипозиційну інструментальну головку з го­ризонтальною віссю обертання й виконує рухи поздовжньої та поперечної подач інструмента. Поздовжня подача виконується в результаті пересування каретки на напрямних станини, попе­речна — у результаті переміщення полозок на поперечних напрямних каретки. У підшипниках полозок змонтований вал інструментальної головки, а також механізм автоматичного по­вороту й фіксації цього вала. Кут повороту вала кратний 60°. В інструментальній головці, яку можна знімати з вала, встанов­люють до шести різальних інструментів.

Механізми поздовжньої подачі приводять в рух супорт у напрямку, паралельному до осі обертання шпинделя. До їх скла­ду входять електродвигун постійного струму і дві передачі — зубчаста з циліндричними колесами та гвинтова. Значення по­здовжніх подач змінюються в межах від 0,01 до 40 мм/об і регулюються плавною зміною частоти обертання вала електро­двигуна.

Механізми поперечної подачі вмонтовані в супорті й призна­чені для поперечного переміщення полозок разом з інструмен­тальною головкою, а також для плавного регулювання значень поперечної подачі в межах від 0,005 до 20 мм/об. Конструкція цих механізмів аналогічна конструкції механізмів поздовжньої подачі.

Пульт керування забезпечує пуск, зупинку й роботу верста­та в напівавтоматичному та ручному режимах. Він складається з мікро-ЕОМ з клавішним пультом, дисплея 2 та панелей А, В і клавішного пульта 5. За допомогою клавіш можна набирати й редагувати керувальну програму, текст якої виводять на дисп­лей. Крім керувальної використовують також стандартні про­грами, що беруть участь в обчисленні потрібної траєкторії руху інструмента. Після редагування керувальної програми й пере­вірки її в роботі набрану програму записують на перфораційну

або магнітну стрічку. Зі стрічки програма прочитується, роз­шифровується і відтворюється робочими органами верстата — передньою бабкою та супортом.

Порівнюючи описані вище токарно-гвинторізний і токар­ний верстат з ЧПК, бачимо, що будова останнього значно про­стіша, оскільки в ньому немає гітари, коробки подач, ходо­вого валика, фартуха, поворотних напрямних супорта, а за­мість багатоступеневої маємо триступеневу коробку швидко­стей. Таке спрощення механічної частини верстата стало мо­жливим внаслідок застосування у верстаті з ЧПК складнішо­го й принципово нового електрообладнання (регульовані електродвигуни постійного струму, системи їх живлення і системи керування).

Кінематична схема токарного верстата з ЧПК моделі 16К20ФЗ зображена на рис.6.3.11. Головний рух різання (обер­тання шпинделя довкола своєї осі) здійснюється від регульова­ного електродвигуна постійного струму Д1, від якого через па­сову передачу на вал / шпиндельної бабки передається один діапазон частот обертання. Вал II від зубчастої передачі цилін­дричними колесами з кількістю зубців 48 і 48 отримує один діапазон частот обертання. За допомогою аналогічних двох пе­редач з кількістю зубців коліс 45 і 45 та 24 і 66 вали III і IV отримують по одному діапазону частот обертання. Від вала IV через колеса ЗО і 60 на шпиндель ї^буде передано перший найниж­чий діапазон частот обертання (в межах п = 22.4...355 хв^-1). Середній — другий діапазон частот обертання (в межах п = 63...900 хв') передається на шпиндель від вала II через колеса ЗО і 60. Високий — третій діапазон частот обертання (п = І60...2240 хв') можна передати на шпиндель також від вала II через колеса 60 і 48.

У системі керування верстатом передбачено зворотний зв'я­зок між шпинделем і механізмами подач через давач Д3.1, який обертається синхронно зі шпинделем від зубчастої передачі ци­ліндричними колесами 60 і 60.

Поздовжня подача супорта виконується регульованим елек­тродвигуном постійного струму Д2, зубчастою передачею цилін­дричними колесами 50 і 50 та гвинтовою кульковою передачею (і = 10 мм). Гвинт обертається в підшипниках, змонтованих на

станині, а гайка — вмонтована в каретку супорта. З гвинтом через муфту з'єднаний давач Д3.2 зворотного зв'язку.

Поперечна подача здійснюється від регульованого електро­двигуна постійного струму ДЗ, обертання від якого передається на зубчасту передачу циліндричними колесами (40 і 40), а далі — на гвинтову кулькову передачу (t = 5 мм). Гвинт поперечної подачі з'єднаний з давачем ДЗ.З зворотного зв'язку.

Усі давачі зворотного зв'язку передають в мікро-ЕОМ дані у вигляді електричних сигналів про відповідні кутові або лінійні переміщення. Ці сигнали служать інформацією для коригуван­ня рухів подач під час нарізування різей або обробки конічних чи фасонних поверхонь. Керувальна програма забезпечує робо­ту електродвигунів на оптимальних для даних умов обробки частотах обертання.

Для зміни різального інструмента керувальна програма по­дає команду на відведення супорта у початкове положення, піс­ля чого електродвигун Д4 повертає вал інструментальної голов-

ки на кут, кратний 60°, за допомогою двох передач — зубчастої циліндричними колесами (20 і 62) і черв'ячної (/ і 38). Меха­нізм фіксації інструментальної головки на кінематичній схемі не зображений.