Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

ГЛАВА 5

МНОГООПЕРАЦИОННЫЕ СТАНКИ

5.1. Конструкции станков. Конструкции многооперационных (обрабатывающих центров) станков с ЧПУ.

Многооперационным станком (обрабатывающим центром) называется высокоавтоматизированный станок с ЧПУ, имеющий инструментальный магазин большой емкости, а также устройство автоматической смены инструмента в шпинделе и осуществляющий при одной установке заготовки механическую обработку большого числа поверхностей различными способами (фрезерованием, сверлением, точением).

Как правило, это фрезерно-сверлильно-расточные станки с большим числом координатных перемещений. На таких станках осуществляется автоматическое перемещение заготовки вдоль трех координатных осей и ее вращение вокруг оси поворотного стола. Иногда многооперационные станки снабжаются глобусным столом, имеющим не только вертикальную, но и горизонтальную ось поворота, что позволяет осуществлять обработку сложных корпусных заготовок с разных сторон при одном их закреплении. Существуют конструкции многооперационных станков, в которых ось шпинделя по программе может устанавливаться горизонтально, вертикально или под любым углом наклона к плоскости стола станка.

Изготовляются также многооперационные станки, построенные на базе токарных станков и предназначенные для комплексной обработки (точения, фрезерования, сверления) деталей типа тел вращения.

Многооперационные станки могут быть с одним шпинделем или с револьверными пяти- восьмишпиндельными головками. В первом случае инструменты размещаются в магазинах с числом ячеек до 138 и автоматически по программе заменяются в шпинделе станка, на что требуется 5-6 с. Во втором случае замена инструментов производится быстрее (за 2-3 с) в результате поворота револьверной головки. Имеются станки, на которых в дополнение к револьверной головке применяется также магазин инструментов. Это позволяет без прекращения процесса резания менять инструменты в не работающих в данный момент шпинделях револьверной головки. В результате достигается общее снижение времени на замену инструментов и увеличение рабочего набора этих инструментов на станке. Недостатками применения револьверной головки являются некоторое снижение точности расположения оси инструмента относительно обрабатываемых заготовок, а также пониженная жесткость шпиндельных узлов.

На многооперационных станках осуществляются почти все процессы обработки резанием: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы, фрезерование плоскостей и сложных криволинейных поверхностей. В частности, ведутся всевозможные фрезерные работы: фрезерование плоскостей торцевыми фрезами, фрезерование пазов концевыми фрезами, фрезерование дисковыми фрезами, фрезерование по контуру плоских и фасонных поверхностей, фрезерование внутренних платиков, приливов и поверхностей. Возможно также последовательное фрезерование всех поверхностей, лежащих с одной стороны заготовки на разных уровнях, что исключается при одной установке детали на продольно- и карусельно- фрезерных станках.

Такие станки позволяют выполнять все виды обработки отверстий: сверление, рассверливание, зенкерование, фрезерование по контуру литых и предварительно обработанных отверстий, растачивание в один или несколько ходов, растачивание набором резцов, растачивание резцовыми головками отверстий большого диаметра, развертывание. Технологические возможности растачивания отверстий резко возрастают с применением плансуппортной головки с программируемым перемещением резца. В этом случае появляется возможность растачивания без замены инструмента ступенчатых отверстий, подрезания торцов, растачивания канавок и выточек, подрезания торцов с обратной стороны стенки заготовки, растачивания ступенчатых отверстий с внутренней стороны стенки заготовки, растачивания конических отверстий и отверстий других форм.

На станках можно обрабатывать всевозможные крепежные отверстия по разнообразным постоянным циклам: сверление, цекование, нарезание резьбы, подрезка торцов бобышек, зенкование и т. д. При этом близкое расположение отверстий не является препятствием для их обработки.

Несмотря на разнообразие форм, размеров и требуемой точности различных поверхностей, их обработка производится на многооперационных станках, как правило, окончательно. Некоторые многооперационные станки по своей точности близки к координатно-расточным станкам, поэтому на них выполняется растачивание отверстий по 6-7-му квалитету при шероховатости (на чугуне) в пределах R_а= 1,0-2,0 мкм.

Программное управление всеми движениями рабочих органов станка и автоматическая смена инструментов при большом числе программируемых координат позволяют осуществлять в автоматическом цикле обработку самых сложных корпусных деталей с одного закрепления со всех сторон, кроме поверхностей, по которым производятся базирование и закрепление заготовок. Это способствует достижению наивысшей точности взаимного расположения обработанных поверхностей.

В отличие от традиционных многошпиндельных станков-автоматов и автоматических линий, применяемых в массовом производстве, повышение производительности труда на многооперационных станках достигается не за счет параллельной многоинструментной обработки нескольких поверхностей, а путем резкого сокращения потерь времени на различных холостых перемещениях и при переналадке станка. Известно, что в условиях производства деталей небольшими количествами доля машинного времени, т. е. времени непосредственного резания металла, в общем времени процесса обработки на традиционных станках с ручным управлением не превышает 18-20%. На станках с числовым программным управлением эта доля увеличивается до 45-50%, а на многооперационных станках достигает 70-75%.

Возможность быстрой замены затупившегося инструмента делает в отдельных случаях целесообразным использование настолько высоких режимов резания, что размерной стойкости инструмента хватает лишь на обработку одной, Наиболее протяженной поверхности.

Стабильность размеров деталей, получаемых на многооперационных станках, позволяет сократить число контрольных операций на 50-70%. С применением ручного труда выполняются только установка и закрепление заготовки, а также снятие детали. Для снижения связанных с этим потерь времени многие конструкции многооперационных станков снабжаются двумя столами. Пока на одном столе обрабатывается очередная заготовка, со второго стола снимается готовая деталь и на ее место устанавливается следующая заготовка. Требуется всего несколько секунд, чтобы новая заготовка была введена в рабочую зону станка после завершения обработки предыдущей заготовки.

В итоге производительность изготовления деталей на многооперационных станках в 4-10 раз выше, чем на универсальных. При этом простота наладки и переналадки многооперационных станков, а также исключение сложной и дорогостоящей технологической оснастки (шаблонов, копиров, специальных приспособлений и т. п.) создают условия, позволяющие применять такие станки в мелкосерийном и опытном производстве, особенно в случае подготовки управляющих программ с помощью ЭВМ.

Многооперационные станки выпускаются в различных компоновках как при вертикальном, так и при горизонтальном расположении оси шпинделя. Станки с вертикальным расположением оси шпинделя и горизонтально расположенным крестовым столом применяются при изготовлении изделий, обработка которых может быть осуществлена с одной стороны. К таким изделиям относятся корпуса, а также призматические детали с параллельно расположенными отверстиями, выемками и приливами и изделия с прямоугольными и фасонными отверстиями и пазами. В других случаях такие многооперационные станки используются для завершения обработки сложных заготовок, которые проходят первые операции на станках с горизонтальным расположением оси шпинделя.

Рассмотрим две конструкции многооперационных станков с вертикальным расположением оси шпинделя.