Хонинговальный станок предназначен для отделки (хонингования) отверстий.
Хонингование - отделка поверхности заготовок специальным инструментом - хоном, обычно при относительном вращательном и возвратно- поступательном движении заготовки и инструмента. Хонингование применяется главным образом для чистовой отделки цилиндрических наружных и внутренних поверхностей.
1 – корпус, 2 – штанга, 3 – шток, 4 – конус, 5 – режущий брусок
Рисунок 4.17 - Конструкция жестко закрепленной хонинговальной головки
Хонинговальные станки бывают общего назначения и специализированные, одно- и многошпиндельные, с вертикальным, горизонтальным и наклонным расположением шпинделей.
Конструкция жестко закрепленной хонинговальной головки (рис. 4.17) состоит из корпуса 1, несущего режущие бруски, штанги 2 с коническим хвостовиком, соединяющим головку со станком, и штока 3, который получает осевое перемещение от механизма подачи станка и раздвигает конусами 4 режущие бруски 5.
В процессе хонингования осуществляется три основных рабочих движения: радиальный разжим, вращение и возвратно- поступательное движение режущих брусков. Обрабатываемая заготовка неподвижна. Число режущих абразивных брусков в хонинговальной головке выбирают максимальным. Наиболее эффективно снижает отклонения формы хонинговальная головка с четным числом (8, 6, 4, 2) диаметрально расположенных брусков по окружности.
Для получения низких параметров шероховатости поверхности обработку следует вести в несколько операций с применением абразивного инструмента разной зернистости.
Хонингование снижает отклонения формы и повышает размерную точность, уменьшает параметр шероховатости поверхности, сохраняет микротвердость и стали, чугуна и цветных металлов, преимущественно отверстия (сквозные и глухие, с гладкой и прерывистой поверхностью, цилиндрические и конические, круглые и некруглые), диаметром 6... 1500 мм, длиной от 10 мм до 20 м.
Станки с ЧПУ. Станками с программным управлением являются все автоматические станки, у которых заданы программы движения рабочих орга-нов. Такими станками являются, например, обычные токарные автоматы или копировальные станки.
Основной особенностью ЧПУ является то, что информация о заданном законе движения управляемых элементов станка представляется в виде последовательности цифр, чисел, букв и других знаков, нанесенных в закодированном виде на какой-либо программоноситель, в качестве которого могут быть использованы перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и т. п. Программоноситель с записанной на нем информацией называют управляющей программой. Изготовление такой программы, заключающееся в расчете и записи информации на программоноситель, можно полностью автоматизировать с помощью ЭВМ. В этом основной смысл применения ЧПУ для автоматизации станков и другого технологического оборудования.
Программой, вводимой в устройство ЧПУ станка, задается закон движения как приводов подач, так и приводов главного движения и вспомогательных устройств, обеспечивающих изготовление заданной детали.
На рис. 4.18 показан трехкоординатный вертикально-фрезерный станок с ЧПУ. Характерной особенностью его (как и других станков с ЧПУ) является наличие устройства ЧПУ 7, соединенного кабельными связями 5 со станком и шкафом силовой электроаппаратуры 1. Устройство ЧПУ содержит считыватель 8, в который помещают перфоленту с записанной на ней программой обработки. Стол 10 станка и ползун 2 перемещаются ходовыми винтами от двигателей подач во взаимно перпендикулярных направлениях (соответственно X и Y).
На вертикальных направляющих ползуна смонтирована фрезерная головка 3, в шпинделе 4 которой закрепляют фрезу 9. Фрезерная головка перемещается вертикально по направлению Z ходовым винтом от соответствующего двигателя.
На рис. 4.18 показан трехкоординатный вертикально-фрезерный станок с ЧПУ. Характерной особенностью его (как и других станков с ЧПУ) является наличие устройства ЧПУ 7, соединенного кабельными связями 5 со станком и шкафом силовой электроаппаратуры 1. Устройство ЧПУ содержит считыватель 8, в который помещают перфоленту с записанной на ней программой обработки. Стол 10 станка и ползун 2 перемещаются ходовыми винтами от двигателей подач во взаимно перпендикулярных направлениях (соответственно X и Y).
На вертикальных направляющих ползуна смонтирована фрезерная головка 3, в шпинделе 4 которой закрепляют фрезу 9. Фрезерная головка перемещается вертикально по направлению Z ходовым винтом от соответствующего двигателя. Двигателями по всем трем координатам X, Y, Z управляет по заданной программе устройство ЧПУ через соответствующие усилители.
Движениями по координатам X и Y достигается обработка контура плоской заготовки, закрепляемой на столе 10 станка. Введение ЧПУ по третьей координате Z позволяет обрабатывать объемные поверхности.
Пульт 6 управления станком служит для выполнения пусковых операций и работы в наладочном режиме. При работе в режиме программного управления оператор устанавливает инструмент и заготовку, проверяет, находятся ли рабочие органы станка по всем координатам строго в исходном положении, и включает с пульта управления программу. Затем весь цикл изготовления детали осуществляется автоматически.
4 – шпиндель, 5 – кабельные связи, 6 – пульт управления станком,
7 – устройство ЧПУ, 8 – считыватель, 9 – фреза, 10 – стол
Рисунок 4.18- Трехкоординатный вертикально-фрезерный станок с ЧПУ
При оснащении станков ЧПУ автоматизируется управление работой станка, а общие технологические возможности станков сохраняются. Поэтому при обозначении типов (моделей) металлорежущих станков с ЧПУ сохранена система обозначений (шифров), принятых для станков обычного типа, к которой добавляется шифр применяемой в станке системы ЧПУ, начинающейся с буквы Ф. Буквенные индексы в конце обозначения станка применяют также для указания других особенностей станка. Например, буква «Р» указывает на оснащение станка промышленным роботом, буква «М» - на преобразование станка в гибкий производственный модуль и т. д.
Например, шифр станка 16К20ФЗРМ обозначает: токарный патронно- центровой станок с диаметром заготовки над суппортом 200 мм, оснащенный устройством ЧПУ, промышленным роботом и преобразованный благодаря введению накопителя заготовок и других устройств в гибкий производственный модуль.
На станках с ЧПУ выполняют обработку двух видов:
1) контурную, дающую возможность получать поверхности переменного профиля, что характерно для фрезерных и токарных операций. Для корпусной детали это обработка наружных и внутренних контуров;
2) позиционную - для получения поверхностей с повторяющимися геометрическими параметрами (например, отверстий) в различных стабильных позициях заготовки. Это главным образом сверлильные, резьбонарезные и расточные операции, а также фрезерные, предназначенные для обработки плоскостей.
На практике принята следующая система обозначений уровней автоматизации станков с ЧПУ в конце шифра модели: Ф1 - с цифровой индексацией; Ф2 - с позиционной системой ЧПУ; ФЗ - с контурной системой ЧПУ; Ф4 - с системой ЧПУ многооперационных станков. Выделяются также такие параметры системы ЧПУ, как число управляемых координат (первая цифра после буквенного обозначения) и вид привода подач, для управления которыми предназначена система.
Различают приводы подач двух типов: импульсный (обозначают цифрой 1) или следящий (обозначают цифрой 2).
В зависимости от вида применяемой системы ЧПУ выделено четыре типа металлорежущих станков с ЧПУ:
1) станки с функциональной системой программного управления (ФСУ), обеспечивающей управление режимами обработки (главный привод и подачи), последовательностью работы механизмов и перемещений узлов станка, а также предельными величинами этих перемещений по осям координат;
2) станки с оперативной системой программного управления (ОСУ), позволяющие формировать программу обработки непосредственно на рабочем месте и предназначенные для использования в основном в мелкосерийном производстве при обработке деталей сравнительно простой формы;
3) станки с продуктивной системой программного управления (ПСУ), предназначенные для обработки основной массы деталей в условиях средне- и крупносерийного производства и использующие программы, подготовленные заранее;
4) станки с универсальной системой программного управления (УСУ), предназначенные для обработки сложных, уникальных деталей.
Применение ЧПУ в последнее время привело к появлению новой группы станков - многооперационных (ранее «обрабатывающие центры»).
Под многооперационным станком сейчас понимают сверлильно- фрезерно-расточной станок, позволяющий автоматически, по числовой программе, производить комплексную позиционную и контурную обработку заготовки, оснащенный инструментальным магазином и устройствами для автоматической смены инструментов.
Обычно многооперационные станки имеют один или два (с взаимно перпендикулярными осями) поворотных стола, позволяющих устанавливать заготовки для обработки с разных сторон.
Многие зарубежные фирмы сокращенно обозначают многооперационные станки буквами МС (Machining Center). Благодаря высокой технико-экономической эффективности производство многооперационных станков непрерывно растет.
Многооперационные станки создавались на основе, как фрезерных станков, которым присуща высокая мощность привода главного движения, так и сверлильно-расточных, которые характеризуются более высокой точностью обработки. Поэтому по техническим возможностям все модели многооперационных станков с ЧПУ можно разделить на две группы:
1) группа - многооперационные станки с ЧПУ, конструкция и компоновка которых определяются преобладающим значением одной из технологических операций обработки (наиболее распространено фрезерование). К этой группе относятся станки ФП-27С, ФП27-4С, ФП-17СМН, ФП-7СМН, МА-655А, МА-655В, МА-655СМ30А и др.;
2) группа - многооперационные станки с ЧПУ, имеющие одинаковые технологические возможности по выполнению широкого круга операций обработки. Характерная особенность этих станков в том, что обработка в основном проводится осевым инструментом (сверла, зенкеры, развертки и др.). Фрезерные операции на этих станках ведут на более низких, чем для станков I группы, режимах. К этой группе относятся станки АПРС-11, СМ400Ф4.5, СМ630Ф4.4, АГП630-800-1.3, АГПН630-800-1.3 и др.
Оснащение многооперационных станков устройствами автоматической загрузки заготовок в рабочую зону станка и выгрузку деталей, накопителями заготовок, приборами контроля хода технологического процесса и управления автоматической переналадкой на изготовление разных деталей привело к созданию еще одной группы станков - ГПМ (гибких производственных модулей), рассчитанных на длительное функционирование без участия оператора-станочника. На основе ГПМ создают ГПС (гибкие производственные системы), представляющие собой наиболее современное автоматизированное производство.
Под ГПМ понимают единицу технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующую, автоматически осуществляющую все функции, связанные с их изготовлением, имеющую возможность встраивания в ГПС.
Под ГПС (ГОСТ 26228) понимают совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающую свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.
Классификация ГПС определена по ГОСТ 26962.
Понятие ГПС является обобщающим, не зависящим от уровня автоматизации, организационных признаков (линия, участок, цех), вида выполняемой обработки и разновидности изготовляемых изделий. Уровень автоматизации как ГПМ, так и, соответственно, ГПС постоянно повышается. Так, например, для реализации «безлюдной технологии» обработки фирма «Георг Фишер» (Швейцария) на токарном ГПМ, построенном на базе токарного станка с ЧПУ, оснастила станок накопителем барабанного типа на 120 инструментов (12 стоек на 10 позиций каждая), которые специальный портальный автооператор помещает в резцовую головку станка взамен изношенных инструментов. Эти инструменты могут быть новыми, если это требуется в соответствии с программой изготовления другого изделия. Вместе с тем автоматизированная смена инструмента потребовала введения ряда устройств, гарантирующих получение годных изделий, в том числе устройства калибровки специальным щупом фактического размера инструмента после установки его в резцовую головку станка, системы обнаружения поломки инструмента, системы измерения геометрических параметров (точность исполнения) обработанной поверхности, специального контейнера для первой детали, обработанной после смены инструмента, и др.
Встраиваемость в ГПС обеспечивается связью с ЭВМ высшего уровня и подключения к автоматизированной транспортно-складской системе (АТСС) и автоматизированной системе инструментального обеспечения (АСИО) ГПС.
Основные структурные элементы типовой ГПС показаны на рис. 4.19.
Как подчеркивается во многих зарубежных публикациях, лучший путь использования возможностей ГПМ - создание ГПС посредством транспортного оборудования и централизованного управления от ЭВМ, при котором наиболее эффективно автоматизируется производство большой группы деталей.
Создание на основе оборудования с ЧПУ гибких производственных модулей и систем позволяет реализовать техническую, социальную и в конечном счете экономическую эффективность (рис. 4.20).