4.10. Станки с программным управлением

Металлорежущие станки с программным управлением представляют собой разнообразную и наиболее совершенную группу машин, в которой широко используют средства автоматики и электроники, электрические, механические, гидравлические, пневматические и другие устройства. Программное управление станками за сравнительно короткий срок бурно развивалось и стало основным направлением автоматизации металлообработки. Оно обеспечивает возможность быстрой переналадки станка, что дает возможность создавать экономически выгодные системы автоматизации для мелкосерийного и единичного производства.

По виду управления станки с программным управлением делятся на станки с системами циклового программного управления и станки с системами числового программного управления. В основном распространены станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

Числовое программное управление станком — управ­ление обработкой заготовки на станке по управляющей про­грамме, в которой данные заданы в цифровой форме. Совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих техни­ческих и программных средств, обеспечивающих числовое про­граммное управление станком, называют системой числового программного управления.

Числовое программное управление станками по технологи­ческим признакам подразделяют на позиционное, контурное, адаптивное и групповое.

Позиционное управление — числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов проис­ходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются. Такое управление применяют в основном в сверлильных и расточных станках для обработки плоских и корпусных деталей с большим числом отверстий.

Контурное управление — числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов проис­ходит по заданной траектории и с заданной скоростью для полу­чения необходимого контура обработки. ЧПУ для контурной обработки позволяет осуществлять непрерывное управление ско­ростями рабочих движений инструмента относительно заготовки и обеспечивает их заданные положения в каждый момент времени в соответствии с профилем детали, т. е. обеспечивает автомати­ческий обход режущего инструмента по заданному контуру де­тали. Для обработки плоских деталей используют системы кон­турной двухкоординатной, а для объемных деталей — трехкоор­динатной обработки.

Адаптивное управление — числовое программное управле­ние, при котором обеспечивается автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обра­ботки по определенным критериям.

Групповое управление — числовое программное управление группой станков от ЭВМ, имеющей общую память для хранения управляющих программ, распределяемых по запросам от станков.

В зависимости от основных операций обработки станки с ЧПУ объединены в различные технологические группы.

Токарные станки с ЧПУ являются наиболее многочисленной группой в парке станков с ЧПУ. Их выпускают в следующих исполнениях: центровые, патронные, патронно-центровые и кару­сельные. В основном токарные станки имеют горизонтально рас­положенную ось шпинделя. Исключение составляют двухсуппорт­ные станки и карусельные станки для обработки крупных деталей. По расположению направляющих суппорта токарные станки с ЧПУ выпускают с горизонтальным, вертикальным или наклон­ным расположением.

Токарные станки имеют две управляемые координаты: Z — вдоль оси шпинделя; Х — перпендикулярно этой оси. Перемеще­ние по оси Z осуществляется кареткой станка, вдоль оси Х— поперечными салазками суппорта. На поперечных салазках уста­новлены либо резцедержатель (при смене инструмента из мага­зина), либо револьверная поворотная инструментальная головка. Головка может иметь два различных положения оси поворота: совпадающее по направлению с осью 2 и перпендикулярное пло­скости ХZ. Существует тенденция оснащения станков не одной, а двумя револьверными головками (рис. 4.40).

Рис. 4.40. Токарный станок с ЧПУ с двумя револьверными

головками

Одна головка 2 имеет ось поворота, совпадающую по направлению с осью Z и используемую для обработки наружных поверхностей. Другая головка 3 имеет ось поворота, перпендикулярную плоскости ХZ, и инструменты, закрепленные в ней, предназначены для обработки внутренних поверхностей. Располагают головки по разные сто­роны от оси шпинделя с некоторым сдвигом относительно друг дуга: головка 2 установлена на поперечные салазки 4 ближе переднему торцу шпинделя 1, а головка 3 удалена от него. Такое размещение способствует лучшему доступу инструментов к обрабатываемой заготовке. На станках с двумя головками в работе могут участвовать 10—16 режущих инструментов.

Расточные и сверлильные станки с ЧПУ можно разделить на две основные группы: с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя. На расточных станках фрезеруют плоскости и пазы, сверлят и зенкеруют отверстия, растачивают отверстия, подрезают торцы, разрезают резьбу метчиками.

На расточных станках с вертикальным расположением шпин­деля целесообразно обрабатывать плоские заготовки (планки, плиты, фланцы, рычаги и др.), на горизонтально-расточных — корпусные детали. Для обработки заготовки с разных сторон на станках с вертикальным шпинделем необходимо иметь различ­ные ее установы. Обработку с четырех боковых сторон на гори­зонтально-расточном станке можно выполнять при одной уста­новке заготовки, осуществляя поворот стола.

Сверлильные станки с ЧПУ изготовляют в двух исполнениях: вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные. На них можно выполнять разнообразные работы: сверление, зенкование, зенкерование, развертывание, нарезание резьб, фрезерование и т. д. Наличие крестового стола, возможность работать последо­вательно несколькими инструментами, а в некоторых случаях и многоинструментальными головками значительно расширяют возможности станка.

Фрезерные станки с ЧПУ компонуют по типу вертикальных и горизонтальных консольных и бесконсольных одно- и двухстоечных станков. Горизонтально-фрезерные станки оснащают поворотным столом, управляемым по программе.

На фрезерных станках с вертикальным шпинделем преиму­щественно изготовляют плоскостные и коробчатой формы детали небольших габаритных размеров, а также в сложные поверхности плоских и объемных кулачков, шаблонов и других деталей. На станках с горизонтальным шпинделем обрабатывают поверхности корпусных деталей, расположенные в различных плоскостях.

В соответствии с классификацией систем управления принята следующая система обозначения моделей станков с ПУ. К основ­ному обозначению модели станка добавляют один из следующих индексов: Ц—станки с цикловым управлением; Ф1—станки с цифровой индексацией положения, а также станки с цифровой индексацией и ручным вводом данных; Ф2 — станки с позицион­ными СЧПУ; ФЗ — станки с контурными СЧПУ; Ф4 — станки со смешанными системами ЧПУ.

Кроме того, введены индексы, отражающие конструктивные особенности станков, связанные с автоматической сменой инстру­мента: Р — смена инструмента поворотом револьверной головки; М - смена инструмента из магазина. Индексы Р и М записывают перед индексами Ф2 и ФЗ: например, РФ2 — станки с позицион­ной СЧПУ с револьверной инструментальной головкой; МФЗ — станки с контурной СЧПУ со сменой инструмента из магазина; МФ4 — станки со смешанными системами управления и мага­зином инструментов.