4. Види станків із чпк за технологічними можливостями

За технологічними можливостями станки з ЧПУ діляться на групи:

1. станки токарної групи призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей, а також для нарізання зовнішньої і внутрішньої різьби;

2. станки сверлильно-розточної групи призначені для сверління і розточки деталей різного класу точності, а також для комплексної сверлильно-розточної обробки;

3. станки фрезерної групи призначені для фрезерування деталей простої і складної конструкції корпусних деталей (з деяких сторін і під різним кутом) і для комплексної сверлильно-фрезерно-розточної обробки різних деталей.

На станках вказаних трьох груп при їх оснащенні інструментальними магазинами, з автоматичною зміною інструментів, можлива комплексна механічна обробка без переміщення деталі на інші сторони;

4. станки шліфувальною групи призначені для кінцевої обробки деталей. Вони поділяються на ряд підгруп залежносто від виду оброблюючих поверхонь:

• круглошліфувальні;

• плоскошліфувальні;

• внутрішліфувальні;

5. станки електрофізичної групи поділяються на:

• електроерозійні (вирізні і прошивні);

• електрохімічні;

• лазерні;

6. багатоцільові станки призначені для сверлильно-фрезерно-розточної обробки призматичних, конусних і плоских деталей, а також для токарної обробки деталей типу тіл обертання з наступним їх сверлінням, фрезеруванням і розточуванням.

За принципом зміни інструментів станки з ЧПУ поділяються на три групи:

1. з ручною зміною;

2. з автоматичною зміною в револьверній головці;

3. з автоматичною зміною в магазині.

За принципом зміни заготовок станки з ЧПК поділяються на станки з ручною і автоматичною зміною заготовок.

Станки з автоматичною зміною заготовок оснащені автоматичними пристаночними накопичувачами заготовок можуть працювати довгий час без участі оператора.

5. Особливості обробки деталей на станках із чпк

Особливості обробки деталей на станках із ЧПК показані на рис. 1.5. Одна з основних особливостей – напівавтоматичний цикл обробки.

Циклом обробки називається сукупність рухів робочих органів станка, яка повторюється під час обробки кожної деталі. У загальному випадку кожен рух циклу може бути ручним, механізованим або автоматизованим. Це визначає тип приводу. При ручному приводі – ручний хід; якщо привід виконавчого органу здійснює якийсь двигун, то хід механізований; якщо привід здійснює двигун, а керує приводом командне пристосування, то хід автоматизований. Якщо автоматизувати всі рухи циклу, то його називають автоматичним, а станок автоматом. Якщо більшість рухів циклу автоматизовано, то в ньому є механізовані чи ручні рухи, такий цикл називається напівавтоматичним, а станок – напівавтоматом.

Станки з ЧПК відносяться до напівавтоматів, оскільки всі рухи циклу автоматизовані, а завантаження зазвичай ручне. Автоматизація завантаження (наприклад, за допомогою робота) робить цикл автоматичним, і система напівавтоматробот перетворюється у комплекс із автоматичним циклом.

Рис. 1.5. Особливості обробки деталей на станках із ЧПК

Наявність напівавтоматичного циклу пред’являє певні вимоги до системи СПІД (станокпристосуванняінструментдеталь) і технологічного процесу обробки. Головні з них – висока надійність системи і стабільність процесу.

Під час обслуговування станка з ручним керуванням робочий-оператор приймає безпосередню участь в процесі обробки, переробляє інформацію яка надходить і виробляє команди керування станком. Оператор постійно контролює хід процесу у відповідності з заданим алгоритмом обробки.

Автоматичний цикл здійснюється без участі людини. Щоб комплекс тривалий час функціонував самостійно, його надійність повинна бути більш високою в порівнянні з системами, які керують вручну.

Всі вхідні і вихідні параметри системи СПІД розраховані на певне оптимальне значення, що забезпечує його функціонування. Одна з основних умов високої ефективності обробки – стабільність обробки. Під стабільністю розуміється постійність параметрів системи СПІД:

1. властивостей і розмірів заготовки (матеріалу, припусків, стану поверхні та ін.);

2. властивостей ріжучих інструментів (конструктивних параметрів, матеріалу, міцності, точності, геометрії та ін.);

3. режимів різання;

4. параметрів станка (точність, жорсткість, вібростійкість і ін.);

5. стружкоподрібнення і стружковидалення.

Важливою особливістю обслуговування автоматів і напівавтоматів є програмування обробки. Їх функціонування в багато чому визначається якістю програми. Якщо програма правильно враховує всі особливості самого автомата і деталі, то обробка буде ефективною. На станках із ЧПК порівнянно зі звичайними станками якість обробки в меншому ступені залежить від кваліфікації і досвіду робочого, а в більшій мірі – від якості автомата (системи СПІД) і добротності програми.

Процес програмування містить такі етапи:

1. технологічний;

2. розрахунково-аналітичний;

3. кодування;

4. запис інформації на програмоносій;

5. контроль;

6. відлагодження і впровадження.

У технологічний етап входять:

1. розробка процесу обробки і оформлення технологічних документів, зокрема вибір обладнання, інструмента, оснащення, методу базування, режимів різання;

2. технічне нормування, визначення структури операції (числа і послідовності технологічних переходів), траєкторії інструмента.

Змістом розрахунково-аналітичного етапу є визначення координат опорних точок. Траєкторія руху інструмента відносно деталі може бути досить складною, але її завжди можна розбити на елементарні ділянки – відрізки прямої чи дуги кола. Точка спряження двох суміжних ділянок називається опорною точкою, кількість яких дорівнює кількості ділянок. Опорні точки визначають межі ділянок. Щоб задати переміщення інструменту, потрібно визначити координати опорних точок.

Етап кодування базується на тому, що вся технологічна і геометрична інформація кодується буквенно-цифровими кодами БЦК-5 чи ІСО. На етапі запису інформація записується на програмоносій (зазвичай на п’яти- чи восьмидоріжкову перфострічку). Необхідність кодування пояснюється тим, що на перфострічку можна записати тільки двопозиційний код; наприклад, комбінація 11010 може бути записана трьома пробивками в пам’яті – в п’ятій, четвертій і другій доріжках перфострічки (символ 1). У першій і третій доріжках пробивки відсутні (символ 0). У кожній десятинній цифрі і команді система кодування ставить відповідну кодову комбінацію – набір нулів і одиниць.

Кодування базується на тому, що кожне повідомлення програми замінюють двійковим еквівалентом, який потім записується на перфострічку.

Програма повинна бути проконтрольована, для цього перфострічка перевіряється на координатографі. Робочий орган координатографа, обладнаний пером, викреслює на папері траєкторію руху інструмента. Якщо при цьому виявляються помилки, оператор їх усуває. Налагодження і впровадження базуються на тому, що програма відпрацьовується і додатково контролюється безпосередньо на станку.

Для станків із ручним керуванням тривалість циклу t_ц (рис. 1.6) прийнято ділити на машинний час t_м (час безпосередньої обробки) і допоміжний час t_д (час, протягом якого обробка не відбувається).

Рис. 1.6. Структура циклів станків

До додаткового часу відноситься час, який витрачається на такі операції:

1. завантаження;

2. додаткові переміщення інструмента відносно деталі (підведення, відведення й ін.);

3. керування станком;

4. контроль.

Оперативний час

. (1)

Якщо вираз (1) помножити і розділити на t_м, то

.

Оперативний час пропорційний машинному часу і деякому коефіцієнту , який тим більший, чим значніше частка допоміжного часу в машинному. Нехай допоміжний час t_д=5 хв. Якщо при цьому t_м= 2 хв, то вплив допоміжного часу великий: h_д=2,5; якщо t_м =120 хв, то вплив допоміжного часу незначний: h_д0,042, тобто важливо не сам допоміжний час, а його частка в машинному часі.

У станків-автоматів тривалість циклу прийнято ділити на час робочих t_р і холостих t_x ходів. За змістом ці терміни рівнозначні, відповідно, машинному і допоміжному часу.

Тоді де - частка часу холостих ходів у часі робочих ходів.

Продуктивність автомату де К – технологічна продуктивність;  - коефіцієнт продуктивності.

Технологічна продуктивність – така, яку мав би автомат, як би час холостих ходів був рівний нулю – К=1/t_p.

Коефіцієнт продуктивності =1/(1+h_x).

Оскільки завжди h_x0, то 0. Коефіцієнт  враховує вплив холостих ходів, знижуючих продуктивність автомата.

Станки з ЧПК мають напівавтоматичний цикл роботи. Необхідно розрізняти час робочих і холостих ходів, а також додатковий час t_д.

Час циклу

де t_х.д.- сумарний час допоміжних ходів містить t_х – час допоміжних ходів, виконуючих станком, і t_д – час допоміжних ходів, виконуючих вручну; t_пр - програмний час,

Перетворивши формулу, отримаємо

де h_х.д. – коефіцієнт

Продуктивність станка з ЧПК

,

де  - коефіцієнт продуктивності Відповідно, основним методом підвищення продуктивності станка з ЧПК є скорочення часу робочих ходів, допоміжного часу і часу холостих ходів.

Вся інформація про переміщення робочих органів, регулювання швидкості їх руху, команди на зміну напрямку руху, зміну інструмента і інші вводяться у верстат у вигляді керуючої програми (КП). Система керування видає команди на верстат у вигляді електричних імпульсів, причому кожен імпульс відповідає конкретній величині переміщення – дискреті або ціні імпульсу.

Імпульс через сервомеханізм безпосередньо чи через підсилювачі та гвинтову пару призводить до перемішення Х в необхідну кількість імпульсів (N_x), виконується за формулою:

,

де h_x – дискретність відліку по вісі Х.

Частота передачі імпульсів (n_fx), необхідна для забезпечення потрібної швидкості руху робочого органу верстата (S, хв, мм/хв), розраховується за формулою:

.

Ступінь автоматизації позначається добавкою до позначення моделі букви Ф і цифр 1-4.

Ф1 – верстати з цифровою індексацією та перенабором координат;

Ф2 – верстати з позиційними та прямокутними координатами;

Ф3 – верстати з контурними системами;

Ф4 – верстати з універсальними системами для позиційної та контурної обробки.

Верстати з цикловим програмним керуванням мають додаток в номері моделі літери Ц.