Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Технологическое оборудование машиностроительных производств (Схиртладзе, 2002)

.pdf
Скачиваний:
775
Добавлен:
10.08.2013
Размер:
13.27 Mб
Скачать
Рис. 82. Схема интерполятора на дво­ ичных умножителях
Рис. 81. Магнитная головка

Вычислительный блок (ВБ) — один из наиболее важных узлов УЧПУ — предназначен для расчета различных прямолинейных и криволинейных кон­ туров. Этот блок выполняет ряд сложных технологических задач: многокоорди­ натную обработку; автоматическое вы­ полнение вспомогательных функций; технологические циклы; смещение нуля; корреляцию режима обработки и поло­ жения инструментов с пульта УЧПУ и т. д.

Основным устройством ВБ является интерполятор. Например, линейный ин­ терполятор (рис. 82) обеспечивает перемещение исполнительных ор­

ганов станка между двумя опорными точками по прямой линии. Импульсы генератора /поступают на двоичный счетчик Д импульсов, работающий как делитель частоты. На первом выходе делителя Д\ появляется в два раза меньше импульсов, чем поступающих на его вход, на Д2 — в четыре раза меньше, на Дз ~ в восемь и на Д4 — в шестнадцать. Таким образом, при полном заполнении делителя 16 импульсами (с учетом импульса переполнения) на выходе Д^ появится всего один импульс, на Дз — два, на Дг — четыре, на Д — восемь. В зависимости от того, какие вентили Вх — Д будут открыты, на выходы координат x\iy поступит соответствующее число импульсов. Вентили Вх — Д управляют регистрами /?x и Лу, в которые входят числа, соот­ ветствующие приращению координат. Количество двоичных разрядов в делителе Д определяет максимальный размер, который можно отра­ ботать в данной системе с одного кадра.

Блок команд принимает с программоносителя и передает в систему различные команды цикловой авто­ матики. К ним относятся команды на смену инструмента, включение и выключение оборотов шпинделя, включение подачи и другие коман­ ды, кодируемые в кадре под адресом М. Вся эта информация с блока за­ дания, минуя ВБ, попадает непос­ редственно в блок команд.

Блок преобразования преобразует информацию, представленную в од­ ном виде в другой вид задания этой же информации. В УЧПУ вся инфор­ мация может быть представлена в цифровом (дискретном) или анало-

130

говом (непрерывном) виде. Оперирование информацией в УЧПУ осуществляется как в цифровых, так и в аналоговьпс сигналах.

Блок сравнения сравнивает сигнал, поступающий с блока задания

иотражающий заданную величину, с сигналом, поступающим с ДОС

иотражающим фактическую величину. После сравнения блок выра­ батывает результирующий сигнал, абсолютная величина которого рав­ на алгебраической сумме двух указанных сигналов.

Контрольные вопросы

1.Что такое программное управление станком?

2.Какие типы систем программного управления станками Вы знаете?

3.Что Вы знаете о системах ЦПУ?

4.Что такое система ЧПУ?

5.Что такое управл5пощая программа?

6.Какие типы программоносителей Вы знаете?

7.Что такое интерполяция и дискретность?

8.Какова классификация систем ЧПУ?

9.По каким признакам и как классифицируются станки с ЧПУ?

10.Какие основные блоки и узлы у ЧПУ Вы знаете?

11.Что Вам известно о считывающих устройствах ЧПУ?

12.Какие вспомогательные механизмы имеются у станков с ЧПУ?

ГЛАВА 3. МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ: УСТРОЙСТВО, КИНЕМАТИКА, НАЛАДКА

Токарные, фрезерные, сверлильно-расточные станки являются са­ мыми распространенными группами технологического оборудования для механической обработки как в исполнении с механическим управ­ лением, так и с использованием ЧПУ. Они применяются в единичном, серийном и массовом производстве, на любых предприятиях, связан­ ных с механической обработкой заготовок.

3 . 1 . СТАНКИ ТОКАРНОЙ ГРУППЫ

Токарные станки предназначены для обработки резцами наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцовых поверхностей тел вращения, для нарезания резьб резцами, метчиками, плашками и другими инструментами; для сверления, зенкерования и развертывания отверстий, для накатывания и т. д. Эти станки являются самыми распространенными из металлообрабатывающих станков. Сре­ ди них преобладают универсальные токарно-винторезные станки, при­ меняемые в единичном и серийном производстве. Из универсальных станков вьщеляют только токарные станки (без ходового винта). На них выполняют все перечисленные виды работ, кроме нарезания резьбы резцами. Выпускают также специализированные станки, на­ пример, для обработки коленчатых валов, труб и других деталей для автомобилей, тракторов, в условиях массового производства.

Токарные станки характеризуются двумя параметрами: наиболь­ шим диаметром обрабатываемой заготовки над направляющими ста­ нины (100...5000 мм) и наибольшей длиной заготовки (125...24 000 мм).

Кгруппе TOKapi&EX станков относятся также токарно-револьверные

итокарно-карусельные станки. Токарно-револьверные станки предназ­ начены для изготовления мелких деталей из прутка, а также для обработки в патроне; они позволяют обрабатывать заготовку одновре-

132

29 Г 28 27 26 25

Рис. 83. Токарно-винторезный станок и органы его управления:

А — передняя (шпиндельная) бабка, Б— суппорт, 5— задняя бабка, Г— фартук, Д— станина, Е — коробка подач; / — рукоятка управления фрикционной муфтой главного привода, 2—вариатор подачи, шага резьбы и механизма отключения подачи, J—вариатор подачи и типа нарезаемой резьбы, 4— вариатор подачи и шага резьбы, 5— переключатель на левую, правую и другие резьбы, 6 — рукоятка установки нормального и увеличенного шага резьбы и положение при делении на заходы резьбы, 7,8— рукоятки установки частоты вращения шпинделя, 9 — вводный автоматический выключатель, 10 — лампа сигнальная, 7/ — включение насоса СОЖ, 12 — указатель нагрузки станка, 13 — ручное перемещение поперечных салазок суппорта, 14 — регулируемое сопло СОЖ, 75 — освещение местное, 16— рукоятка поворота и зажима резцедержателя, 77— рукоятка перемещения верхних салазок суппорта, 18 — рукоятка включения двигателя ускоренного хода, 19 — рукоятка управления перемещения каретки и салазок суппорта, 26?—зажим пиноли задней бабки, 27 — рукоятка закрепления задней бабки на станине, 22— маховичок перемещения пиноли задней бабки, 23 — рукоятка включения и отключения муфты главного привода, 24 — рукоятка включения и отключения муфты главного привода, 25—включение подачи, 26—винт закрепления каретки на станине, 27— кнопочная станция двигателя главного привода, 28— рукоятка включения и выклю­ чения реечной шестерни, 29— маховичок ручного перемещения каретки

менно несколькими режущими инструментами. Токарно-карусельные станки позволяют обтачивать заготовки крупных деталей, у которых радиальные размеры больше размеров вдоль оси. К отдельным типам токарных станков относятся одно- и многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы.

Во всех токарных станках главным движением является вращение заготовки. Движением подачи является прямолинейное перемещение режущего инструмента вдоль или поперек оси обрабатываемой заго­ товки.

Токарно-винторезные станки. Имеют практически однотипную компоновку, примером может служить станок 16К20 (рис. 83). Основ-

133

k\s^s^^ssss^^y^ч^j^\y

Рис. 84. Развертка коробки скоростей станка 16К20

ными его узлами являются: станина; передняя шпиндельная бабка, в которой размещена коробка скоростей; коробка подач; суппорт с резцедержателем и фартуком; задняя бабка. Станина служит для мон­ тажа всех основных узлов станка и является его основанием. Наиболее ответственной частью станины являются направляющие, по которым перемещаются каретка суппорта и задняя бабка. Передняя шпиндель­ ная бабка закреплена палевом конце станины. В ней находится коробка

134

1 2 3

15

14

13

12

Рис. 85. Задняя бабка станка 16K20

скоростей станка, основной частью которой является шпиндель. Раз­ вертка коробки скоростей станка 16К20 показана на рис. 84. Движение передается от шкива ]2 клиноременной передачи. Взаимодействие зубчатых колес объяснено при описании кинематической схемы. Шпиндель 5 и все валы установлены на опорах качения. В передней опоре шпинделя находится радиальный двухрядный роликовый под­ шипник 4, в котором предварительный натяг создается благодаря посадке внутреннего кольца на коническую шейку шпинделя. Если надвигать гайкой кольцо на конус, то оно расширяется и давит на ролики. В задней опоре шпинделя установлены два радиально-упорных шарикоподшипника 10, воспринимающих радиальные и осевые нафузки; предварительный натяг регулируют гайкой 77, стягивающей внутренние кольца. Валы //...F коробки скоростей смонтированы на конических роликоподшипниках, что удобно для сборки и разборки; предварительный натяг регулируют нажимными винтами 3. Так как валы III и IV— длинные, у них предусмотрена средняя опора.

В левой части фрикционной муфты 13, реверсирующей движение шпинделя, находится большое число дисков, так как при прямом направлении вращения требуются большие крутящие моменты. Осо­ бенностью блоков зубчатых колес являются клеевые соединения вен­ цов со ступицами. Ступица колеса Z= 60 на валу ///является диском ленточного тормоза; тяга 2 механизма управления, устанавливая муфту

135

в нейтральное положение, включает тормоз (нажимом на ролик /). Маховиками и рукоятками б...9 переключают блоки колес.

В некоторых станках коробка скоростей размещена в тумбе стани­ ны. В этом случае она связана со шпинделем ременной передачей. Такие станки называют станками с разделенным приводом. Задняя бабка предназначена для поддержания обрабатываемой заготовки при работе в центрах, а также для закрепления режущего инструмента при обработке отверстий (сверл, зенкеров, разверток) и нарезания резьбы (метчиков, плашек).

Задняя бабка станка 16К20 (рис. 85) имеет плиту и может переме­ щаться по направляющим станины. В отверстии корпуса 2задней бабки имеется вьщвижная пиноль 3, которая перемещается с помощью маховика винтовой пары 5—6. Рукояткой ^фиксируют определен­ ный вылет пиноли, а вместе с ней и заднего центра 7. Корпус 2 бабки с помощью винтовой пары 13 может смещаться в поперечном направ­ лении относительно плиты 10. Рукояткой 7 с помощью эксцентрика Р, тяги /7 и башмака 14 заднюю бабку можно закрепить на станине станка. Винтами 72 и 75регулируется сила ее закрепления. В конусное гнездо пиноли можно установить не только задний центр, но и режущий инструмент для обработки отверстий (сверло, зенкер и др.). Задняя бабка имеет пневматическое устройство, которое служит для создания воздушной подушки, облегчающей перемещение задней баб­ ки по станине и снижающей изнашивание направляющих станины.

Коробка подач (рис. 86) служит для передачи вращения от шпинделя или от отдельного привода ходовому валу 7 или ходовому винту 2, а также для изменения их частоты вращения для получения необходимых подач или определенного шага при нарезании резьбы резцом. Это достигается изменением передаточного отношения коробки подач. Коробка подач связана со шпинделем станка гитарой со сменными зубчатыми колесами.

Фартук предназначен для преобразования вращательного движения ходового вала или ходового винта в поступательное движение суппор­ та, а также для периодического включения либо автоматической подачи, либо маточной гайки для нарезания резьбы резцом.

Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообще­ ния ему движений подачи. Суппорт состоит из каретки (нижних салазок), которая перемещается по направляющим станины; попереч­ ных салазок, перемещающихся по направляющим каретки; поворотной части с направляющими, по которой перемещается резцовая каретка. Поворотную часть суппорта можно устанавливать под углом к линии центров станка. У суппорта имеется задний резцедержатель, который устанавливается на поперечных салазках и используется для прорезания канавок.

Резцедержатель станка можно фиксировать и надежно закреплять

136

Рис. 86. Развертка коробки подач станка 16К20

на резцовой каретке. Он предназначен для крепления инструмента и различных резцовых державок.

Станок 16К20 имеет держатель для крепления центрового инстру­ мента, служащего для обработки отверстий, оси которых совпадают с осью шпинделя. Этот инструмент применяют при обработке отверстий с ручной и механической подачей каретки суппорта.

Токарно-винторезный станок 16К20. Предназначен для выполнения различных токарных работ: нарезания левой и правой метрической, дюймовой, одно- и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом, нарезания торцовой резьбы и т. д.

Станок 16К20 — базовая модель, изготавливаемая с расстоянием между центрами 710, 1000, 1400, 2000 мм. На ее основе выпускают несколько модификаций:

станок 16К20Г с выемкой в станине, 16К25 облегченного типа для обработки заготовок диаметром 500 мм над направляющими станины, 16К20П повышенного класса точности, 16К20ФЗ с программным управлением и различные специализированные станки, предназначен­ ные для обработки конкретной детали по чертежам заказчиков.

Станок 16К20 имеет широкие технологические возможности, на нем можно обрабатывать заготовки как из незакаленной, так и зака­ ленной стали. В качестве шпиндельных опор применены подшипники особо высокой точности. Поэтому станок имеет повышенную жест­ кость конструкции. Это позволяет вести обработку с большими силами резания, полностью используя мощность привода.

Для увеличения надежности и долговечности станка применена централизованная система обильного смазывания шпиндельной бабки, коробки подач, направляющих станины и суппортной группы.

Задняя бабка установлена на аэростатической опоре, что значи­ тельно снижает усилие при ее перемещении и изнашивании направ­ ляющих станины. Верхние и нижние направляющие станины закалены: они так же, как и ходовой винт и валик, надежно защищены от попадания мелкой стружки и пыли.

Применение перечисленных выше конструктивных и технологиче­ ских усовершенствований, а также использование для изготовления основньЕх деталей материала с повышенной износостойкостью привело к увеличению расчетного срока службы станка 16К20 до первого капитального ремонта до 10 лет.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обраба­ тываемой заготовки над станиной 400 мм, над суппортом 200 мм; наибольший диаметр обрабатываемого прутка, проходящего через от­ верстие шпинделя 50 мм; число скоростей шпинделя 22; пределы частот вращения шпинделя 12,2—1600 мин"^; предельная подача: продольная 0,05—2,8 мм/об, поперечная 0,025—1,4 мм/об; шаг нарезаемой резьбы; метрической 0,5—112 мм, дюймовой, ниток на Г'—56—0,5; мощность

138

электродвигателя 10 кВт; частота вращения вала электродвигателя 1460 мин"'.

Виды движения. Главное движение — вращение шпинделя с заго­ товкой; движение подач — перемещение каретки в продольном и салазок в поперечном направлениях; вспомогательные движения: бы­ стрые перемещения каретки в продольном и салазок в поперечном направлениях от отдельного привода и др.

Кинематическая схема станка приведена на рис. 87. Привод глав­ ного движения, т. е. вращение шпинделю передается от электродвига­ теля (iV= 10 кВт, л =1460 мин"') через клиноременную передачу 148/268 и коробку скоростей. Муфта Mi служит для включения, выключения и изменения направления вращения шпинделя.

Движение от электродвигателя на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:

а) по короткой цепи (без перебора), что дает 12 высших ступеней частот вращения шпинделя:

Лшп= 1460 X (148/268) X 0,985 X (51/39) или (56/34) х (21/55) или (38/38), или (29/47)(30/60) или (60/48);

б) по длинной цепи с перебором, что дает еще 12 частот вращения: п^, = 1460 X (148/268 X 0,985 х (51/39) или (56/34) х (21/55) или (29/47), или (38/38) X (15/60) или (45/45) х (18/72) х (30/60).

Таким образом, шпиндель станка получает всего 24 значения частот вращения. Практически, шпиндель имеет только 22 частоты вращения, так как значения Пит = 500 мин"^ и п^п = 630 мин"^ повторяются дважды.

Станок должен быть налажен на заранее подобранную по режимам резания частоту вращения. Максимальная частота вращения шпинделя (при работе без перебора) л^ах = 1460 х 0,985 х (148/268) х (56/34) х (38/38) X (60/48) = 1600 мин"^; минимальная (при работе с перебором)

/7,,,, = 1460 X 0,985 X (148/258) х (51/39) х (21/55) х (15/60) х (18/72)х X (30/60)= 12,5 мин-^

Привод подач состоит из звена увеличения шага, механизма реверса гитары сменных колес, коробки подач и механизма передач фартука. Движение подачи осуществляется или непосредственно от шпираделя через пару зубчатых колес (60/60), как показано на схеме (нормальное соединение), или через звено увеличения шага, которое расположено в коробке скоростей и имеет три передаточных отношения:

/, = (60/30) X (45/45) = 2; /2 = (60/30) х (72/18) х (45/45) х (45/45) = 8; /3 = (60/30) X (72/18) X (60/15) х (45/45) = 32.

Для изменения направления вращения ходового винта служит реверсивный механизм. Правое вращение винта производится через пару зубчатых колес 30/45, левое — через передачу (30/25) х (25/45). Дальше вращение передается сменным зубчатым колесам гитары: передачу (K/L)(L/N) = (40/86) х (86/64) применяют при нарезании мет­ рических и дюймовых резьб и для подачи по ходовому валу.

Коробка подач имеет две основные кинематические цепи. Одна

139