Электронный конспект лекций (МОСДОП)2

Выдвижной штифт Pin-R

Mono-Base-G Innospann

Для гибкого позиционирования заготовок Система Mono-Base-G Innospann со шланговым соединением разработана для универсального использования на станках с ЧПУ с гладким столом. Она гарантирует зажим заготовок, исключающий повреждение их поверхности, высокую точность позиционирования и максимальное удерживающее усилие.

Mono-Base-G имеет два вакуумных соединения c помощью первого осуществляется предварительная фиксация Mono-Base-G на гладком столе для предотвращения его смещения во время установки заготовки. С помощью второго обеспечивается надежный и точный зажим заготовки и Mono-Base-G.

Mono-Base-G

Универсальное решение по зажиму со шланговым соединением для гладких столов. У этой системы так же, как у Mono-Base-G есть два вакуумных соединения для предварительной фиксации Quad-Base-G на столе и последующего зажима заготовки и Quad-Base-G. На Quad- Base-G можно поставить до четырех вакуумных присосок, она изготавливается в комплекте с четырьмя заглушками. Присоски и вспомогательные кольца для достижения различной общей высоты заказываются отдельно. При обработке тяжелых заготовок Quad-Base-G может оснащаться присосками с подъёмной системой.

Для обеспечения особо точного позиционирования заготовок существует специальный вариант Quad-Base-G с возможностью установки вакуумных упоров - Quad-Base-G Special.

Quad-Base-G

Вакуумные зажимные системы компании Schmalz применяются на станках различных производителей. В зависимости от типа станка и области применения используются следующие системы:

•VC-G (со шланговым соединением для гладких столов) •VC -T (бесшланговая)

•VC-K1 или VC-K2 (для консолей Schmalz с одним или двумя вакуумными контурами)

Преимущества:

Удерживающая сила зажима: до 850 Н, а горизонтальная удерживающая сила до 600 Н. Подъемная система: встроенная подъемная система (опция) позволяет перемещать тяжелые

заготовки в горизонтальной плоскости без повреждения самих присосок.

Бесшланговые системы: позволяют быстро расположить присоски без применения шлангов, которые могли бы помешать в работе (нет риска их переплетения).

Гибкость: широкий выбор блочных присосок разного типа и высоты. Постоянная разработка новых решений, как, например, адаптерная плита.

Точность размещения: крепление в определенных точках гарантирует точность размещения до +/- 0.06 мм (измерения при стандартных условиях).

Вакуумные зажимные системы VC-G и VC-T.

Блочные присоски VC-G Блочные присоски VC-Т

Испытанная вакуумная зажимная система VC-G со шланговым подключением (диаметр ниппеля D =10 мм), высотой h=100±0.06 мм (в зависимости от типа) может применяться на различных станках ЧПУ с гладким столом.

Бесшланговые вакуумные зажимные системы VC-T для станков c ЧПУ с гладкими и матричными столами.

Блочные присоски высотой h= 100 ± 0.06 мм (в зависимости от типа) быстро и легко

устанавливаются в положение, необходимое для обработки детали.

•При помощи вакуума закрепляются детали и сами блоки. Подходят для модернизации существующих станков с ЧПУ.

Вакуумные зажимные системы VC-K1 и VC-K2 для станков с ЧПУ

Блочные присоски высотой = 50 / 85 ± 0.06 мм (в зависимости от типа), фиксируются на консолях механическими зажимами с целью предотвращения их смещения во время перемещения заготовок. Заготовка и блочные присоски надежно и точно фиксируются при помощи вакуума.

Вакуумная зажимная система VC-K2 для станков с ЧПУ (в отличии от VC-K1) с двухконтурной системой. Блочные присоски высотой = 50 ± 0,06 мм (в зависимости от типа), также фиксируются на консолях при помощи вакуума для предотвращения их смещения во время обработки заготовки. Второй вакуумный контур надежно и точно закрепляет заготовку и блочные присоски на консолях

Адаптерная плита ISAP-K2 200x200

Адаптерная плита применяется для установки Quad и Monobase. Адаптерная плита используется для установки Quad-Base или Mono-Base. Плиту можно установить прямо на консолях Schmalz с двухконтурными системами. Особенно подходит для надежной фиксации узких изогнутых деталей. Может быть использована вместе со стандартными вакуумными блоками

Механический зажим VCMC-K2 160x128

Механический зажим, материал - алюминий, для профилей SCHMALZ с двухконтурной системой.Механический зажим фиксируется на рабочей консоли при помощи вакуума. Для обработки узких и изогнутых деталей, каркасов и т. д., которые фиксируются механически при помощи вакуума.

Блочные присоски VC-B и VC-S

Блочные присоски VC-B Блочные присоски VC-S

Вакуумная зажимная система VC-B устанавливается в специальные посадочные места на станках с ЧПУ итальянского производства. Блочные присоски высотой = 29/48/74 ± 0.1 мм (в зависимости от типа) фиксируются на консоли при помощи вакуума, предотвращая их смещение при обработке детали. Обрабатываемая заготовка и блочные присоски надежно и точно фиксируются при помощи вакуума

Вакуумная зажимная система VC-S может устанавливаться на консоли станков с ЧПУ итальянского производства. Блочные присоски предварительно фиксируются на консоли для предотвращения их смещения при обработке установке заготовки. Заготовка и блочные присоски надежно и точно зажимаются при помощи вакуума. Ширина основания для типа S1 B = 72.5 mm (система TV ). Ширина основания для типа S2 B = 109 mm (система TVN).

Тема: Системы инструментальной оснастки станков с ЧПУ. Состав системы инструментального обеспечения: структура, функции, подготовка. Контроль и диагностика режущих инструментов и точности обработки деталей на станках с ЧПУ. Конструкции базисных агрегатов.

Вследствие характерных особенностей станков с ЧПУ к станочным приспособлениям предъявляются специфические конструктивные требования.

Одна из основных особенностей станков с ЧПУ – их высокая точность. Станочные приспособления оказывают существенное влияние на повышение точности обработки, поскольку погрешность, возникающая при базировании заготовки в приспособлении, является одной из ос-

новных составляющих суммарной погрешности обработки. Следовательно, приспособления к станкам с ЧПУ должны обеспечивать большую точность установки заготовок, чем приспо-

собления к универсальным станкам. Для этого необходимо исключить погрешность базирования путем совмещения баз, погрешность закрепления заготовок должна быть сведена к минимуму, точки приложения зажимных сил нужно выбирать таким образом, чтобы по возможности полностью исключить деформацию заготовок. Точность изготовления приспособлений к станкам с ЧПУ должна быть значительно выше, чем приспособлений к универсальным станкам.

Станки с ЧПУ имеют повышенную жесткость. Следовательно, станочные приспособления для них не должны снижать жесткость системы СПИД при использовании полной мощности станков, а значит, жесткость приспособлений к станкам с программным управлением должна быть выше жесткости приспособлений к универсальным станкам. Поэтому приспособления нужно изготавливать из легированных сталей (с термической обработкой рабочих поверхностей) или модифицированных чугунов.

Поскольку при обработке на станках с ЧПУ программируемые перемещения станка и инструмента задаются от начала отсчета координат, в ряде случаев приспособления должны обеспечивать полную ориентацию заготовок относительно установочных элементов приспособления, т: е. должны лишить ее всех степеней свободы.

Системы инструментальной оснастки

Для снижения себестоимости инструментальной оснастки при ее изготовлении и для уменьшения количества типоразмеров инструмента при эксплуатации участков из станков с ЧПУ применяют принцип агрегатирования с разделением вспомогательного инструмента на базисные агрегаты и на сменные наладки.

У базисных агрегатов хвостовики выполняются в соответствии с действующими стандартами, а передняя зажимная часть предназначается для закрепления унифицированных хвостовиков сменных наладок. Сменные наладки служат для закрепления режущего инструмента со стандартными присоединительными поверхностями (призматическими, цилиндрическими, коническими и т.п.). Один из базисных агрегатов, соответствующие сменные наладки и режущий инструмент образуют конкретную систему инструментальной наладки. В связи с внедрением высокоскоростной обработки к ВИ предъявляются специальные требования:

а)подвод смазывающе-охлаждающих жидкостей по внутренним каналам; б) минимальные значения радиального биения; в)малый дисбаланс; г)высокая повторяемость базирования;

д) высокая жесткость и виброустойчивость; е)обеспечение обработки в труднодоступных местах.

Этим требованиям в разной степени отвечают следующие типы базисных агрегатов:

1.Цанговые патроны с коническими разрезными цангами.

2.Роликовые, в которых силы закрепления создаются качением роликов по квазигиперболической поверхности.

3.С односторонним прижимом одним или двумя винтами (типа "Weldon").

4.Гидравлические, в которых тонкая стенка корпуса деформируется за счет создания давления гидравлической среды в полости патрона.

5.Гидромеханические, в которых плунжер с отверстием с очень малой конусностью сжимает корпус патрона.

6.С тепловой деформацией стенок для закрепления по типу "горячей посадки".

7.С механической деформацией стенок втулки с посадочным отверстием, имеющим "РКпрофиль".

Для закрепления сменных наладок и режущего инструмента с коническим хвостовиком применяют переходные втулки с коническим отверстием:

а) под хвостовики HSK;

б) под хвостовики "Coromant Capto";

в) под конусы Морзе.

В этих втулках закрепление осуществляется с помощью затяжного болта.

Конструкции сменных наладок для закрепления режущего инструмента с цилиндрическими хвостовиками принципиально совпадают с конструкциями базисных агрегатов. Наиболее часто в сменных наладках применяют цанговые патроны, патроны с односторонним прижимом винтами и "термозажим".

ХВОСТОВИКИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ МНОГООПЕРАЦИОННЫХ СТАНКОВ Распространенными являются хвостовики с конусами конусностью 7:24. Стандартная кон-

струкция по DIN 2080 применяется на фрезерных и расточных станках с ручной сменой инструмента. Для станков с автоматической сменой инструмента (АСИ) используют хвостовики по ГОСТ 25827-93, исполнение 3, имеющие тот же размерный ряд, что и по DIN 2080, но отличающиеся трапецеидальной проточкой во фланце под захват устройства АСИ. Такое решение позволяет унифицировать ВИ в производственных условиях, когда одновременно используются станки с АСИ и с ручной сменой инструмента.

Точность обработки зависит от качества изготовления и состояния наружных конусов инструмента и внутренних конусов шпинделей станков.

Существует оценка влияния погрешности изготовления конусов 7:24 на погрешность установки инструмента на многооперационном станке растачиванием отверстий диаметром 40Н7 в плите из чугуна СЧ 21-40 с предварительной настройкой на специальном приборе. Применялись серийно изготовленные расточные оправки с конусами 7:24, аттестованные по коническим ка- либрам-втулкам степени точности АТ5. Обработанные 80 отверстий измерялись универсальными средствами с точностью 0,002 мкм. Полученное распределение отклонений диаметров показало, что только 65 % обработанных отверстий укладываются в допуск 7-го квалитета, 15 % отверстий вышли за предел верхнего поля допуска и 20 % отверстий оказались меньше номинального размера. Это показывает влияние разности углов конусов на разброс размеров обработанных отверстий.

Для проверки этого вывода была проведена аттестация углов конусов шпинделя станка, на котором проводился эксперимент и конусов серийных расточных оправок. Необходимо отметить, что действующие стандарты на конструкции шпинделей станков с автоматической сменой инструмента с конусами 7:24 в России не имеют необходимого метрологического обеспечения. Существующая система калибрового хозяйства удовлетворяет требованиям изготовления конусов 7:24 с допусками более 10", что не соответствует мировому уровню. При этом отсутствует система государственных поверок контрольных калибров. Все заводы имеют свои калибровые хозяйства, не связанные друг с другом. Это придает особую актуальность обоснованному назначению численных значении угловых допусков для конусов, используемых для закрепления инструмента.

Взаимосвязь между разностью углов конусов и параметрами АФЧХ объясняется тем, что перемещение площадки контакта в соединении к началу стыка приводит к увеличению жесткости соединения и к уменьшению податливости системы. Увеличение частоты резонанса вызывается помимо возрастания жесткости "заделки" уменьшением фактического вылета оправки, определяющего значение приведенной массы в точке измерения АФЧХ.

При разности углов, близкой к нулю, сопряжение конусов осуществляется по всей номинальной поверхности соединения. В этом случае площадь соединения близка к максимальной, а характеристика АФЧХ близка к оптимальной. При этом на АФЧХ четко прослеживается влияние других узлов станка, так как увеличивается передача колебаний через коническое соединение. В целом при изменении фазности углов конусов в интервале 100" параметры АФЧХ изме-

няются на 30...50 %.

Зависимость АФЧХ ЭУС от изменения угла конуса оправки определяется также при частоте вращения ω = 2000 мин-1. Характер изменения параметров АФЧХ остается таким же, как и

в точке приложения силы резания. Как следствие, при прочих равных условиях возрастают: а) точность обработки; б) верхняя граница допускаемой частоты вращения шпинделя;

в) стойкость режущего инструмента; г) повторяемость положения инструмента вдоль его оси.

Высокая точность хвостовиков " BIG PLUS " требует при эксплуатации обязательного обдува сжатым воздухом сопрягаемых поверхностей для удаления стружки и пыли. Устройства АСИ должны иметь рычажный или пневмозажим, чтобы избежать повреждения торца шпинделя, а гнезда магазинов защиту от повреждения торцов фланцев вспомогательного инструмента.

Для высокоскоростной обработки (ВСО) разработан стандарт DIN 69893 на хвостовики с обозначением HSK, что является аббревиатурой немецкого названия Hohischafte Kegel (Полый конический хвостовик). Стандарт DIN 69893 включает в себя 6 типов хвостовиков 35 типоразмеров. Схема соответствия типов показана в таблице.

Типы хвостовиков HSK, их типоразмеры и номера стандартов

В настоящее время стандартизованы хвостовики HSK типов А, С, В и D (табл. 3.14). Стандарты для Е и F приняты предварительно, хотя именно они являются наиболее подходящими для ВСО.

Потребность в новых хвостовиках возникла в связи с применением высокоскоростных станков с частотой вращения шпинделя более 15 000 мин-1. Основными областями применения такой оснастки являются: чистовое фрезерование; изготовление пресс-форм и штампов; внутреннее шлифование; сверление и высокоточное развертывание.

Сопоставление размеров хвостовиков HSK с конусом 7:24 по DIN 69871 приведено в таблице

В большинстве перечисленных операций необходим большой вылет режущей части инструмента относительно торца шпинделя. Так как центробежные силы возрастают с ростом частоты вращения, то на большом вылете при смещении центра масс относительно оси вращения, эти силы способны деформировать инструмент и исказить траекторию его движения.

Инструмент с большой массой может вызвать появление осевой составляющей центробежной силы, сопоставимой с силой закрепления инструмента в шпинделе. Может произойти раскрепление инструмента, нарушение его базирования, потеря жесткости и даже разрушение.

Основные элементы хвостовика HSK (рисунок):

-кольцевая канавка под автооператор – 1;

-индексирующая канавка для ориентации инструмента в автооператоре – 2;

-шпоночные канавки для шпонок инструментального магазина – 3;

-место для расположения кодового элемента – 4;

-резьба под втулку для СОЖ – 5;

-шпоночные канавки для шпонок внутри шпинделя – 6;

-радиальное отверстие для зажимных устройств ручного закрепления – 7;

-кольцевая коническая расточка для кулачков зажимного устройства – 8.

Принцип закрепления таких хвостовиков в автоматическом режиме представлен на рисунке. Инструмент 1 с хвостовиком HSK закрепляется кулачками 3 в шпинделе 2 с помощью тяги 5 и подвижной нажимной втулки 7. Возврат кулачков 3 в положение разжима осуществляется пакетом пружин 4. Крутящий момент передается через торец хвостовика шпонками 6. При большой частоте вращения центробежные силы, действующие на кулачки 3, усиливают эффект закрепления.

Автоматическое закрепление хвостовика HSK

Для ручного закрепления инструмента с хвостовиком HSK, например в переходном патроне(рисунок), используют специальные муфта, кулачки 1 которых раздвигаются винтом 2 и стягивают инструмент 3 и переходной патрон 4. При этом осевая сила Ра и радиальная сила Рг образуют суммарную зажимную силу F3, создающую необходимый натяг в соединении инструмента 3 с переходным патроном 4. Силовое замыкание по конической и торцовой поверхностям достигается за счет точного изготовления номинального диаметра конуса.

Ручное закрепление хвостовика HSK

Использование соединения на базе хвостовиков HSK позволяет исключить фреттинг-износ