Многоцелевые станки

Многоцелевые станки (МЦ) - станки с числовым про­граммным управлением и автоматической сменой инструмента для выполнения нескольких различных видов обработки реза­нием. Кроме МЦ существуют и другие станки с ЧПУ с автома­тической сменой режущих инструментов, которые не называют многоцелевыми. В чем же различие между ними?

Многоцелевые станки отличаются особо высокой концентра­цией обработки. На них производят черновую, получистовую и чистовую обработку сложных корпусных заготовок, содержащих десятки обрабатываемых поверхностей, выполняют самые разно­образные технологические переходы: фрезерование плоскостей, уступов, канавок, окон, колодцев; сверление, зенкерование, развертывание, растачивание гладких и ступенчатых

отверстий; растачивание отверстий инструмента с тонким регулированием на размер; обработку наружных и внутренних поверхностей и др.

Для осуществления этих операций на станке необходимо иметь большой запас металлорежущих инструментов. У станков с ЧПУ и автоматической сменой инструмента запас инструментов соз­дается обычно в револьверных головках. Среди них фрезерные и сверлильные станки, предназначенные для изготовления глав­ным образом таких корпусных и плоских деталей, для обработки которых достаточно иметь пять-десять различных инструментов. Многоцелевые станки имеют инструментальные магазины с за­пасом в 15-30, а при необходимости в 50-100 и более инстру­ментов.

Еще одна важная особенность большинства многоцелевых станков - наличие стола или делительного приспособления с пе­риодическим или непрерывным (по программе) делением. Это обязательное условие для обработки заготовки с нескольких сторон без переустановки. Станки новых конструкций оснащают дополнительными столами и устройствами для автоматической смены заготовок. Заготовки предварительно закрепляют на при­способлении-спутнике, и вместе с ним они попадают с дополни­тельного стола на основной. Установку заготовки в спутник и снятие обработанной детали производят во время работы станка. Таким образом, вспомогательное время, затрачиваемое на за­грузку станка, сводится к минимуму.

Многоцелевые станки имеют чаще всего контурную систему управления, позволяющую обрабатывать разнообразные криво­линейные поверхности, фрезеровать отверстия и т. д. Они отли­чаются широким диапазоном бесступенчатого регулирования ча­стоты вращения шпинделя (заготовки) и подач, высокими (до 8-12 м/мин) скоростями быстрых (вспомогательных) ходов, особо высокой жесткостью и надежностью.

Многоцелевые станки для обработки корпусных деталей можно разделить на две группы, характеризуемые расположением оси шпинделя относительно рабочей поверхности стола: с перпенди­кулярным (вертикальным) расположением шпинделя к поверх­ности стола; с параллельным (горизонтальным) расположением шпинделя относительно зеркала стола (рис. 13.30). Вертикальный шпиндель станков первой группы обеспечивает доступ инстру­ментов к одной стороне заготовки. Такие станки выгодно при­менять для обработки деталей, у которых объем обработки с одной стороны превышает объемы обработки с других сторон. Можно успешно обрабатывать на них за одну операцию несколько сто­рон, используя переналаживаемые многопозиционные приспособ­ления. Станки с горизонтальным расположением шпинделя чаще всего снабжают поворотным столом, который создает условия для обработки детали с разных сторон.

В конструкции современных МЦ наблюдается тенденция к пере­ходу от дискретности задания перемещений в 0,01 мм к дискрет­ности в 0,001 мм и от чувствительности (наименьшего отрабаты­ваемого перемещения) в 0,005 мм к чувствительности 0,001- 0,002 мм. Дискретность и чувствительность станка в 0,001 мм удовлетворяют по точности отсчета размеров любым потребно­стям современного машиностроения.

Принцип построения станка с программным управлением и автоматической сменой инструментов можно рассмотреть на при­мере станка, изображенного на рис. 13.31. По внешнему виду (рис. 13.31, б) он напоминает расточный станок с колонной 5 и

Рис. 13.30. Компоновки многоцелевых станков

Рис. 13.31. Многоцелевой станок

выдвижным шпинделем. Но в отличие от обычного станка на шпиндельной бабке установлен крупный магазин 6 с набором инструментов. Каждый инструмент вставлен в гнездо магазина так, что его ось параллельна оси магазина (барабана). Инстру­мент меняется специальной механической рукой. Цикл действий механической руки представлен на рис. 13.31, в. В исходном положении рычаг 10 руки расположен вертикально и не мешает работе инструмента, закрепленного в шпинделе 9, и периодиче­скому повороту магазина 11. При смене инструмента корпус 8 механической руки поворачивается на 90° вокруг вертикальной оси влево; одновременно поворачивается также на 90° гнездо магазина с очередным инструментом. Рычаг руки поворачивается в горизонтальное положение, схваты рук 12 и 13 зажимают ин­струменты, находящиеся в шпинделе и в гнезде барабана. После раскрепления инструмента в шпинделе рычаг руки смещается вдоль своей оси, вытаскивает оба инструмента (из шпинделя и из гнезда магазина), поворачивается на 180° и, двигаясь вдоль своей оси, меняет инструменты местами: устанавливает новый инструмент в шпиндель, а отработавший - в освободившееся гнездо магазина. Схваты отпускают инструменты, рычаг руки поворачивается в вертикальное положение, а вся рука на 90° вправо, т. е. в исходное положение. Одновременно поворачивается вправо н гнездо со сменным инструментом.

В магазине можно разместить до 30 различных инструментов, создавая их запас для группы деталей. При этом не обязательно, чтобы инструменты размещались в гнездах магазина в таком по­рядке, в каком они будут использованы. Выбор нужного инстру­мента производится так же, как и смена, автоматически по про­грамме. Каждый инструмент предварительно вставляется в спе­циальную оправку с десятью кольцами (рис. 13.31, г). Кольца 14 имеют разный диаметр и образуют своеобразный код инстру­мента. При повороте магазина оправка проходит мимо десяти-позиционного переключателя (датчика),-замыкая своими кольцами его контакты. В тот момент, когда комбинация колец (код инстру­мента) совпадает с кодом, записанным на перфоленте, вращение магазина прекращается и нужный инструмент готов к подаче в шпиндель. Поиск нужного инструмента происходит при выпол­нении очередного перехода и поэтому не влияет на общее время обработки.

Обрабатываемая заготовка 4 (рис. 13.31, б) закрепляется на плите 2 приспособления, которая может перемещаться по направ­ляющим среднего 3 и боковых 1 и 7 столов. При обработке за­готовка находится на среднем столе, который может периодически поворачиваться на заданный угол в соответствии с программой. В зависимости от принятой технологии в каждом положении (по­зиции) стола выполняется или полная обработка всех поверх­ностей (плоскостей, отверстий и т. д.), или вначале фрезеруются поверхности, а затем обрабатываются отверстия.

Так как вся обработка детали ведется автоматически по про­грамме, то за это время оператор устанавливает в приспособление левого стола 1 станка другую заготовку. По окончании обработки плита с приспособлением и обработанной заготовкой передви­гается на правый свободный стол 7, а ее место занимает другая плита с уже закрепленной заготовкой. На станке можно обра­батывать сложные детали (рис. 13.31, а).