книги из ГПНТБ / Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки учебник

обеспечивают высокую производительность и точность обработки. Пределы частот вращения шпинделя 31,5—1600 об/мин, пре­

делы подачи стола 2,5—2500 мм/мин, класс чистоты обработки уб — у7.

Многоинструментальныи горизонтально-расточный станок с программным управлением и автоматической сменой инструмента 2А622Ф4 завода им. Я. М. Свердлова Ленинградского станкострои­ тельного объединения показан на рис. XXIII.26. Станок предна­ значен для четырехсторонней обработки консольным инструментом

Рис. XX III.25. Горизонтальный фрезерно-сверлильно-расточной станок 6906ВФ4 с числовым программным управлением и ин­ струментальным магазином

крупных корпусных деталей (массой до 3 т). Он имеет неподвижную переднюю стойку и встроенный поворотный стол с продольным

ипоперечным перемещениями относительно оси (выдвижного) шпинделя.

Высокоточные закаленные комбинированные направляющие скольжения и качения, защищенные телескопическими щитками,

ишариковые винтовые пары качения обеспечивают получение высоких скоростей позиционирования при длительном сохранении первоначальной точности станка.

Главный привод и приводы подач имеют электродвигатели постоянного тока с тиристорным управлением. Инструментальный магазин цепного типа, вмещающий до 100 инструментов, установ­ лен на фундаменте рядом со станиной, что исключает влияние пере-

593

менного веса комплекта инструмента на точность обработки. Время смены инструмента манипулятором составляет 8—10 с. Программа записывается на восьмидорожечной перфоленте. Пределы частот вращения шпинделя 0,3—1250 об/мин, пределы подач 1,25—1250 мм/мин. Точность установки линейных коорди­ нат (на всей длине перемещения) 0,04 мм, класс чистоты обра­ ботки уб.

Концентрация различных видов обработки на одном рабочем месте, высокая степень автоматизации, малое вспомогательное время и применение предварительно настроенных на размер инструментов с автоматической сменой их позволяют повысить

Рнс. X X III.26. Многопнструментальный горизонтально-расточной станок 2А622Ф4 с программным управлением и автоматической сменой инструмента

производительность станка в 3—4 раза по сравнению с универ­ сальными станками, при одновременном повышении качества обработки.

Качественно новым этапом автоматизации в машиностроении является создание систем централизованного управления комплек­ сами станков с ЧПУ от универсальной электронно-вычислительной машины (ЭВМ) и является шагом к созданию полностью автомати­ зированных заводов.

' На выставке «Станки 72» в Москве демонстрировался создан­ ный ЭНИМСом и заводом «Станкоконструкция» совместно с рядом других заводов и НИИ автоматизированный участок АУ1 с груп­ повым программным управлением (рис. X X III.27) для комплекс­ ной механической обработки деталей типа тел вращения. В состав участка входит десять станков с ЧПУ: фрезерно-центровальный МР179Ф4 с инструментальным магазином на 36 инструментов; два токарных центровых полуавтомата 1713ФЗ; два токарных полу­ автомата 1П71ФЗ с револьверной головкой на 5 инструментов; два

т

595

Глава X X IV

Станки для физико-химических методов размерной обработки материалов

Развитие станков для физико-химических методов размерной обработки материалов вызвано применением труднообрабатывае­ мых материалов и сложностью формы ряда деталей. Станки для формообразования поверхностей деталей физико-химическими ме­ тодами относятся к четвертой группе. Так же как и обычные ме­ таллорежущие станки, они делятся на универсальные (общего назначения), специализированные и специальные. В последние годы в Советском Союзе освоен выпуск около 50 типоразмеров станков для физико-химических методов обработки. В ближайшие годы выпуск станков для физико-химических методов обработки увеличится в несколько раз. Они наиболее эффективны при изго­ товлении таких изделий, как ковочные штампы, сложные прессформы, турбинные лопатки, фасонный твердосплавный режущий и высадочный инструмент, электронная аппаратура и др.

Технико-экономическая эффективность применения физико­ химических станков возрастает с усложнением конфигурации обра­ батываемых деталей и снижением обрабатываемости материала ре­ занием: трудоемкость изготовления обычных фасонных поверх­ ностей снижается в 2—3 раза, сложных в 5—Gраз. Эти станки из-за мелкосерийное™ производства дороги. Унификация основных эле­ ментов позволит применить принцип агрегатирования и ускорить процесс их создания и снизить стоимость.

Станки для физико-химических методов обработки делятся на следующие виды: электроэрозионные, электрохимические, ультра­ звуковые и лучевые. Лучевые станки получили пока наименьшее развитие. Серийно выпускаются два типоразмера светолучевых (лазерных) установок «Луч-1М» и «Квант-9» и электроннолучевая установка с числовым программным управлением ЭЛУРО-П. Все эти установки предназначены для обработки микроотверстий (D 5= 0,01 мм) и микропазов. Лазерная установка «Квант-9» при черновом сверлении алмазных волок позволила увеличить произ­

водительность в 200 раз.

Наибольшее применение получили электроэрозионные, электро­ химические и ультразвуковые станки.

597

§ 1. Электроэрозионные (электроискровые) станки

Электроэрозионные станки наиболее широко применяются среди физико-химических станков. Около 70% всего парка станков составляют электроэрозионные (электроискровые) станки.

Электроэрозионные станки делятся на следующие разновид­ ности: 1) универсальные прошивочные станки (табл. XXFV.1); 2) универсальные станки (4531, 4532) для профильной обработки, в которых электродом-инструментом является движущаяся про­ волочка; 3) специализированные обкатные станки (4730А и 4727) для обработки кольцевых и винтовых ручьев переменного сечения на прокатных валках и вальцовочных инструментах; 4) специаль­ ные многопозиционные электроэрозионные станки для обработки форсунок, микродеталей радиоэлектронных приборов, клеймения деталей и др.

Т а б л и ц а X X I V .1

Технические характеристики электроэрозионных копировально-прошивочных станков

Современные электроэрозионные станки комплектуются полу­ проводниковыми генераторами, обеспечивающими повышение про­ изводительности на получистовых и чистовых режимах в 2—3 раза. Станки оснащаются устройствами, для очистки рабочей жидкости и стабилизации процесса, приспособлениями, повышающими тех­ нологические возможности станков и точность обработки.

Универсальные электроэрозионные станки делятся на копиро­ вально-прошивочные и координатно-прошивочные станки. Пер­

598

вые — нормальной точности, вторые — повышенной точности и прецизионные станки. В этих станках формообразование деталей происходит при поступательном перемещении электрода-инстру­ мента. В некоторых станках для ускорения процесса и удаления

частиц эрозии электроду-инструменту сообщают низкочастотные вибрации (100 Гц).

Универсальные электроэрозионные станки обычно имеют вер­ тикальную компоновку и содержат следующие основные узлы (рис. ХХІѴ.1): корпус 1, в котором размещают генератор импуль­ сов и другое электрооборудование, станину 2, рабочий стол 3, ванну 4 для рабочей жидкости, продольный и поперечный суппорты 5 и 6, автоматический регулятор подач 7, сообщающий вертикаль­ ные перемещения электроду-инструменту 8. Подъем и опускание ванны 4 для погружения детали 9 производятся при помощи элект­ родвигателя. Для обработки наклонных отверстий суппорт 5 можно повернуть вокруг горизонтальной оси на необходимый угол.

В Советском Союзе разработаны и широко применяются станки для электроэрозионной профильной обработки движущейся тонкой проволочкой. Разработано несколько типоразмеров проволочных станков, в том числе и с программным управлением.

Электроэрозионный станок 4531П преднааначен для обработки по программе сложноконтурных деталей из твердых сплавов и дру­ гих электропроводящих материалов: рабочих элементов вырубных штампов, копиров, шаблонов, фасонных резцов и других сложных деталей единичного и мелкосерийного производства. Ширина реза 0,1—0,3 мм, точность обработки ± 0,02—0,05 мм. Станок состоит из двух блоков. В одном находится механическая часть станка, установленная на тумбе, в которой размещены генератор импуль­ сов, блок усилителей шаговых двигателей, схема питания двига­ телей перемотки и натяжения проволоки. Управление координат­ ными перемещениями осуществляется разомкнутой шаговой сис­ темой программного управления (СПУ), расположенной во ятором блоке. Программоноситель — перфолента шириной 35 мм.

В обычных металлорежущих станках с программным управле­ нием величина подачи выбирается заранее и задается программой. В электроэрозионных станках величина подачи зависит от интен­ сивности процесса и во время обработки регулируется автомати­ чески. Поэтому в электроэрозионной станке СПУ должна не только обеспечивать движение электрода-инструмента по заданной траек­ тории, но и осуществлять автоматическое регулирование скорости этого движения. Регулирование величины подачи в станке 4531П осуществляется автоматически в зависимости от интенсивности процесса эрозии и содержит реверсивный регулятор для осущест­ вления отвода и подвода электрода по пройденной траектории. В станке используется линейно-эллиптическая интерполяция при­ ращений координат, т. е. за один кадр программы может обраба­ тываться отрезок прямой, дуга окружности или эллипса.

599

Блок-схема системы программного управления показана на рис. XXIV.2. Записанная на перфоленте программа считывается по кадрам считывающим устройством СУ При обработке отрезка прямой импульсы г от генератора Г через ключ К поступают на вход двух умножителей. В умножителях координаты двух отрезков Аж и Ау умножаются на числа, пропорциональные величинам Ах и Ау. В каждый момент времени число импульсов на выходах умножителей пропорционально заданным приращениям коорди-

импульсы поступают в коммутаторы КШХи КШ%, которые управ­ ляют шаговыми двигателями Д х и Д,г. Двигатели перемещают обрабатываемую деталь и электрод, осуществляя движение по заданной прямой. Когда на вход умножителей поступит число импульсов, равное их емкости, то количество импульсов, поступаю­ щих в коммутаторы КІІ1Хи КШ2, будет равно заданным прираще­ ниям координат (х — Аж; у = Ау) и обработка закончится. Регу­ лирование величины подачи осуществляется датчиком обратной связи ДОС, который непрерывно измеряет пробивное напряжение на промежутке и периодически открывает и закрывает ключ К. Когда это напряжение выше заданного, ключ К открыт и импульсы от генератора Г поступают в шаговые двигатели, производя под­ вод. Если напряжение на промежутке равно заданному, то ключ К

600

закрыт и двигатели неподвижны до тех пор, пока напряжение снова не повысится. Память отвода ПО служит для отвода электрода но пройденной траектории. Когда напряжение на промежутке падает ниже заданного или возникает короткое замыкание, датчик ДОС закрывает ключ К и включает память отвода таким образом, что из нее в коммутаторы KLU^ и КШ2 поступают импульсы в по­ рядке, обратном заполнению памяти ПО. Двигатели Д х и Д 2 вра­ щаются в обратном направлении, осуществляя отвод по пройден­ ной траектории. Число импульсов отвода запоминается. При вос­ становлении напряжения на промежутке вначале происходит подвод инструмента (на число импульсов отвода), затем включается ключ К и продолжается дальнейшая работа системы по программе. При обрыве проволоки датчик обрыва проволоки ОП выключает ключ К и останавливает работу системы.

При обработке дуги окружности ключ К переключается таким образом, что от генератора Г импульсы т поступают в блок круговой интерполяции .В него же от программы записываются дан­ ные о начальной и конечной точках обрабатываемой дуги. В блоке круговой интерполяции находится постоянная намять, в которой записаны взятые через один градус приращения координат опор­ ных точек окружности. Между двумя соседними точками движение идет по хорде и обрабатываемая окружность аппроксимируется 360-угольником.

Станок работает по полуавтоматическому циклу. Оператор закрепляет заготовку, устанавливает перфоленту в считывающее устройство, включает блок программного управления и снимает изделие в конце обработки. Подготовка программы заключается в составлении технологического чертежа, определении исходных размеров для программирования, составлении программы по кад­ рам, нанесении ее на перфоленту и контроле. Технологический чертеж выполняется на основе рабочего чертежа обрабатываемого контура с учетом диаметра применяемого электрода-проволоки d, зазора б (зависящего от свойств обрабатываемого материала и ре­ жимов обработки) и припуска h на доводку. Траектория движения центра проволоки представляет собой эквидистанту, удаленную от

номинального контура на расстояние у + 6 + h. Программа

обработки записывается в таблицу, куда вносятся все данные, подлежащие записи на перфоленту. Все числа (приращения коор­ динат, радиусы и углы) пробиваются на перфоленте в двоично­ десятичном коде. Трудоемкость подготовки программы зависит от сложности профиля детали и составляет 3—10 ч.

§ 2. Электрохимические станки

Электрохимические станки делятся на следующие разновид­

ности:

1 Универсальные электрохимические копировально-проши­ вочные станки (табл. XXIV.2).

601

Таблица X X I V .2

Технические характеристики универсальных электрохимических станков

2. Универсальные электрохимические станки для обработки движущейся проволочкой (станок 4429).

3. Станки для электрохимической заточки твердосплавных инструментов (резцов, фрез и сверл) абразивными и алмазными кругами с электропроводящей связкой.

4.Электрохимические плоско-, круглошлифовалышѳ и хонин­ говальные станки.

5.Анодно-механические станки для разрезки заготовок диском

(4А820) и лентой (4А822 и 4850).

6.Специализированные электрохимические станки для обра­ ботки лопаток турбины и компрессора.

7.Специальные электрохимические станки и установки (для снятия заусенцев — БЛУЗ-З, 44080Д, 4420Д; для обработки фасон­

ных поверхностей тел вращения, клеймения деталей — ЭХМ-2 и др.).

Коррозионный характер растворов, применяемых при электро­ химической обработке, накладывает жесткие ограничения на выбор материалов: открытые детали, трубопроводы и резервуары необ­ ходимо выполнять из антикоррозийных материалов — нержа­ веющих сталей, гранита и пластиков. Срок службы электрохими­ ческих станков увеличивается при использовании отсасывающих устройств для удаления из зоны обработки паров электролита.

Современный электрохимический станок представляет собой комплекс оборудования, включающий собственно станок, источник питания, системы контроля и регулирования важнейших пара­ метров процесса, а также системы хранения, охлаждения, очистки и подачи электролита.

602