Лекция №5

Особенности устройства металлообрабатывающих станков с ЧПУ

5.1. Назначение и основные преимущества

станков

Назначение: с ЧПУ Обеспечение высокого качества технологических процессов и

обеспечение его исполнения в управляющих программах при минимальных затратах труда и времени на их подготовку и изготовление

– одно из главных условий рационального использования станков с ЧПУ в промышленности,

Применение станков с ЧПУ является одним из направлений автоматизации металлообработки в машиностроении.

Применение станков С ЧПУ

восновных видах производства

Преимущества станков с ЧПУ.

Преимущество применения станков с ЧПУ можно условно разбить на два направления:

-экономические.

К ним можно отнести:

1. Повышение производительности труда (в 2-5 раза); например: для сравнения – с обыкновенными металлообрабатывающими

станками

(в 4-5 раз)

- с универсальными м.с. (в 2-3 раза)

2. Снижение потребности в квалифицированнии рабочих станочниках;

3. Снижение времени на изготовление деталей; -технологические.

1.Повышение точности изготовления деталей;

2.Сокращение периода освоения новых изделий;

3.Сокращение времени подгоночных работ и обеспечение взаимозаменяемости;

4.Сокращение номенклатуры оснастки.

Недостатки применения станков с ЧПУ: 1.Достаточно высокая стоимость; 2.Недостаточная надежность станков с ЧПУ;

3.Необходимо иметь высококвалифицированных наладчиков;

4.Необходимо использовать ЭВМ и высококвалифицированных программистов.

Выпускаемые станки с ЧПУ ориентиравны на минимальные участке человека в процессе производства и на обеспечение максимального использования их в гибких производственных системах (ГПС) различного назначения.

ДС – датчик скорости;

ВМД – высокомоментный двигатель ЭТ6С; ДОС – датчик обратной связи.

б) Электроприводы с цифровым управлением на базе микропроцессоров. Привод подачи (ПП)

Пример:

-Шаговые электродвигатели: шаговый привод подач является одним из основных узлов, определяющий производительность и точность станков с ЧПУ.

-В шаговых приводах используются: - не силовые

- силовые шаговые двигатели.

Шаговый электродвигатель – это импульсная синхронная машина, преобразующая электрические управляющие сигналы в дискретные перемещения исполнительного органа станка.

Статор – имеет полюсные наконечники с обмотками, образующим три секции I, II и III.

Выполнены они так, что каждая смежная пара полюсов секции имеет разную полярность.

Ротор – такие разделы на 3 секции, но каждая из которых смещена по окружности относительно смежной секции 1/3 межполосного расстояния.

При подачи на 3 обмотки управляющих сигналов (последовательного) ротора повернется на 1 шаг.

Непосредственно ШД для перемещения используется в приводах малой мощности.

Наиболее важными элементами рассматриваемого электропривода является использование шаговых двигателей (не силовым) с гидравлическими усилителями крутящего момента (ГУМ).

ГУМ – обеспечивает синхронное вращение входного и выходного валов при мноократном увеличении крутящего момента на выходе по сравнению с моментом на входе.

Увеличение крутящего момента достигается за счет использования энергии масляного потока, подводимого к гидро мотору.

На силовой ШД: вращает золотник в гидрораспределителе. 1-гидрораспределитель (валовый).

2-корпус золотника. (θ˚- угол поворота вала. Гидрораспределитель: подача гидравлической жидкости.

Гидро мотор: вращает I – следящей (привод предназначается для управления потока жидкости, поступающей в гидродвигатель и включает в себя корпус), II – гидродвигатель.

Для возврата шариков (после того как они пройдут через винтовые канавки) предусмотрены соединительные трубки. Поэтому эти передачи часто называют шариковыми винтовыми рециркуляционными подачами.

Силовой шаговый двигатель ЧПУ -> Силовой Ш.Г. -> Редуктор -> РО

В данном случае выходной вал шагового двигателя непосредственно связан ходовым винтом рабочего органа станка или редуктором механизма подачи.

2. Передаточные устройства (приводы).

Приводы повышенной кинематической точностью. а) Исключение люфтов кинематических цепей:

-сокращение длин кинематических цепей.

-передачи винтовой – гайка качения (см Р.М. 8)

-разрезания зубчатого соединения.

-компенсация люфтов дополнительными элементами.

б) Повышение точности изготовления кинематических элементов.

Пример:

Передача винт–гайки является одновременно конечным звеном привод подачи и конструктивным элементом станка и повышает точность перемещения рабочих органов станков с ЧПУ.

Где: 1 – винт, 2 и 3 – две половинки гаек, 4 – зубчатые венцы корпуса передачи, 5 – зубчатые венцы половинных гаек 2 и 3.

В этих передачах ходовой винт и гайки в осевом сечении полукруглые, несколько витков канавок винта и гайки плотно заполнены стальными шариками и имеется специальное звено для устранения зазора. В процессе работы винтовой пары между контактирующими поверхностями происходит трение качения, а не скольжение, как в обычных винтовых парах. Указанная особенность характерна для рассматриваемых передач.

Для возврата шариков (после того как они пройдут через винтовые канавки) предусмотрены соединительные трубки. Поэтому эти передачи часто называют шариковыми винтовыми рециркуляционными подачами.

Вкорпусе передачи помимо гайки помещены шарики, которые перемещаются между гайкой и винтом по замкнутому контуру и позволяют затянуть гайку так, чтобы исключить зазор в передаче.

Вшариковой передаче шарики циркулируют с возвратом, потери в этой передаче невелики, однако для обеспечения зазоров, она должна быть выполнена с высокой точностью.

3. Рабочие органы.

К рабочим органам относится: - шпиндели; - спец – патроны.

Требования к РО:

-Повышенная точность изготовления;

-Уменьшение трения за счет применения магнитных и гидравлических подшипников;

-Исключение тепловых деформаций; -Контроль износа режущего инструмента;

-Фиксация при остановке в определенном положении для смены инструмента.

4. Несущие системы.

К несущим системам относится:

-станки;

-направляющие. -Станки: Требования:

-повышенная жесткость;

-вибро устойчивость (в этом случае используются материал -> полимербетоны.

-Направляющие: Требования:

-покрытие из фторопласта;

-направляющие качения;

-направляющие с гидравлическим трением;

-направляющие на воздушной подушке.

5.Устройства управления.

Система с числовым программным управлением. (будут рассмотрены в последующей лекции)

6. Дополняется к основам 5 частям. Вспомогательные механизмы:

-устройства системы инструментов; -магазин инструментов;

-устройства для установки заготовок (загрузки) к ним относятся манимуляторы, автооператоры, роботы;

-системы для смены столов; -системы удаления стружки -смежные инструментальные головки.