5.7 Токарные станки с программным управлением

Токарные станки с программным управлением составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ, хотя токарные станки стали оснащать устройствами ЧПУ позже, чем сверлильные и фрезерные. Причина состояла в том, что токарная группа была в значительной степени автоматизирована вследствие использования в серийном производстве токарно-револьверных станков, токарно-копировальных и многорезцовых полуавтоматов, а в массовом производстве – автоматов. Кроме того, в токарных станках раньше, чем в других группах начали применять системы ЦПУ.

Токарные станки с ЧПУ классифицируют: а) по расположению оси шпинделя – на горизонтальные и вертикальные; б) по расположению направляющих – с горизонтальным, вертикальным и наклонным расположением; в) по числу и способам закрепления используемых инструментов – на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов; г) по виду выполняемых работ – на центровые, патронные, патронно-центровые, прутковые.

Центровые станки служат для обработки заготовок типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами. Они могут иметь как традиционные горизонтальные, так и наклонные направляющие. На этих станках можно нарезать резьбу резцом по программе.

Патронные станки предназначены для обтачивания, сверления, развертывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и т. д.; возможно нарезание внутренней и наружной резьб резцом по программе. К этому типу станков относятся токарные патронные полуавтоматы в горизонтальном и вертикальном исполнении, токарно-револьверные полуавтоматы, лобовые токарные полуавтоматы.

Патронно-центровые станки служат для выполнения наружной и внутренней обработки разнообразных сложных заготовок типа тел вращения и обладают технологическими возможностями токарных центровых и патронных станков. Система ЧПУ патронно-центровых станков обеспечивает нарезание наружной и внутренней резьбы резцом.

Карусельные станки применяют для обработки заготовок корпусов турбин, грузоподъёмных машин, оснований станков и других подобных деталей.

Токарные станки с ЧПУ по компоновке и конструкции очень разнообразны и значительно отличаются от токарных станков без программного управления. Для токарных станков без ЧПУ наиболее рациональной является горизонтальная компоновка, так как зона резания должна быть приближена к рабочему. Для станков с программным управлением, где это требование несущественно, чаще используют вертикальную или круто наклонную компоновку. Преимущества такой компоновки: легкость схода стружки и её удаления из рабочей зоны, возможность оснащения станка загрузочными устройствами любых типов, свободный доступ к инструменту и приспособлению, уменьшение площади, занимаемой станком.

Токарные станки с программным управлением оснащаются револьверными головками или магазинами инструментов. Револьверные головки бывают четырёх- двенадцатипозиционные, причём на каждой позиции может устанавливаться по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней, наклонно. При установке на станке двух револьверных головок в одной из них закрепляют инструменты для наружной обработки, в другой – для внутренней. Такие головки могут располагаться соосно относительно друг друга или иметь разное расположение осей. Индексирование револьверных головок производится, как правило, путём применения закалённых и шлифованных плоскозубчатых торцовых муфт, которые обеспечивают высокую точность и жёсткость индексирования головки. В пазы револьверных головок устанавливают сменные взаимозаменяемые инструментальные блоки, которые налаживают на размер вне станка на специальных приборах, что значительно повышает производительность и точность обработки.

Магазины инструментов (вместимостью 8-20 инструментов) применяют реже, так как практически для токарной обработки одной заготовки не требуется более 6-10 инструментов. Использование большего числа инструментов целесообразно в случаях точения труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости, или при встройке станка в гибкий производственный модуль. Технологические возможности токарных станков могут расширяться за счёт обеспечения внецентрового сверления, фрезерования по контуру (т.е. программируется поворот шпинделя) и др. Приводы главного движения обычно выполняются на базе регулируемых двигателей постоянного и переменного тока, автоматически переключаемых коробок скоростей и клиноременных передач. Для повышения точности в шпиндельных механизмах устанавливают только прецизионные подшипники. Приводы подач состоят, как правило, из высокомоментных двигателей и винтовых пар качения, соединённых непосредственно или через зубчатую либо ремённозубчатую передачу. На ходовом винте устанавливается круговой датчик обратной связи. Скорость ускоренных перемещений составляет 5-10 м/мин. Токарные станки с ЧПУ отличаются высокой степенью автоматизации, по программе отрабатывается не только геометрическая информация по осям Х и Z, но и различные технологические команды: изменение частот

вращения шпинделя, величин рабочих подач и вспомогательных перемещений, смена инструмента, включение и выключение механизмов стружкодробления и стружкоудаления, включение и выключение системы охлаждения, введение коррекции на положение инструмента, частоту вращения шпинделя и подачи.