13. Проектирование станков с числовым программным управлением

13.1. Токарные станки

Токарные станки с ЧПУ предназначены для обработки в основном корот­ких деталей (длиной до 500...600 мм) в патроне или в центрах. Большинство станков имеет вертикальную или наклонную станину, расположенную за осью центров. Благодаря этому обеспечиваются легкий сход стружки, свободный доступ к инструменту и зажимному приспособлению, удобство использования загрузочных устройств разных типов. Применяют станки и других компоно­вок: фронтальной, с продольной направляющей гильзой.

Наибольшая высота резца, устанавливаемого в резцедержателе, выбирает­ся из ряда: 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100 мм. Диаметр отверс­тия в револьверной головке (при базировании инструмента по отверстию) мо­жет быть равным 16, 20, 25, 32,40, 50,60, 80, 100, 125, 160 мм. При двух уп­равляемых координатах число одновременно управляемых координат может быть равным 1 или 2, при трех — 1,2 или 3; при четырех — 2,3 или 4.

Приводы главного движения выполняют на основе регулируемого двига­теля постоянного или переменного тока и двух- или трехступенчатого зубча­того редуктора. Частота вращения шпинделя достигает 6000...7000 об/мин, а иногда и 20 000 об/мин.

Приводы подачи компонуют на основе регулируемого высокомоментного или асинхронного регулируемого двигателя, соединяемого с ходовым винтом непосредственно, с помощью одноступенчатого зубчатого редуктора или зуб­чато-ременной передачи. Перемещения суппорта контролируются измеритель­ной системой с измерительным преобразователем поворотного типа (обычно фотоэлектрическим), который устанавливают на ходовом винте или на валу электродвигателя. Иногда для повышения точности станка поперечные переме­щения измеряются с использованием линейного преобразователя. На разных станках перемещение суппорта на один импульс составляет: в продольном направлении от 0,001 до 0,05 мм, в поперечном —от 0,005 до 0,0005 мм. Ско­рость быстрых перемещений обычно равна 5...10 м/мин, но может достигать 15 м/мин.

С целью концентрации операций и расширения технологических возмож­ностей станки оснащают револьверными головками с достаточно большим за­пасом инструментов Используют автоматические устройства для зажима за­готовок, ограждения и кожухи, полностью изолирующие рабочую зону от ок­ружающей среды. Размеры токарных станков с ЧПУ приведены в табл. 13.1.

На рис. 13.1 представлена кинематическая схема токарного станка мод. 16К20Т1, предназначенного для обработки деталей с наибольшим диаметром 400 мм при установке над станиной и 215 мм при установке над суппортом.

Главный привод оснащен частотно-регулируемым асинхронным электро­двигателем Ml. Движение от него с помощью поликлиновой передачи сооб­щается валу /. Зубчатыми колесами 1 и 2 движение передается на вал II Частота вращения шпинделя изменяется в трех диапазонах. Первый включается, когда в зацеплении находятся зубчатые колеса 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8 Второй и третий диапазоны обеспечиваются при разъединении колес 3 и 4 и включении 8 я 11 или 9 и 10. Внутри каждого диапазона частота вращения шпинделя ре­гулируется бесступенчато. Фотоимпульсный преобразователь ВЕ-178, соеди­ненный со шпинделем зубчатыми колесами 12 и 13, служит для согласования его вращения с вращением ходовых винтов при нарезании резьбы. Частота вра­щения шпинделя регулируется в диапазоне 22,4...2240 об/мин.

Привод поперечной подачи суппорта включает высокомоментный регу­лируемый двигатель постоянного тока или частотно-регулируемый асинхрон­ный двигатель М2, одноступенчатый редуктор, состоящий из зубчатых колес 14 и 15, и передачу винт—гайка качения с шагом 5 мм. Поперечная подача ре­гулируется в диапазоне 0,005... 1Д мм/об, максимальная подача составляет 1000 мм/мин, скорость быстрых поперечных перемещений — 5000 мм/мин, дискретность подачи - 0,005 мм.

Привод продольной подачи также состоит из регулируемого электродви­гателя МЗ, одноступенчатого редуктора 16—17 и передачи винт—гайка качения с шагом 10 мм. Продольная подача регулируется в диапазоне 0,01...2,8 мм/об, максимальная подача составляет 2000 мм/мин, скорость быстрых перемеще­ний — 6000 мм/мин, дискретность подачи — 0,01 мм.