Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)

Содержание

 

1.  Типы станков  с ЧПУ токарной группы. Назначение, системы управления…..2

6.  Автоматические  системы управления. Определения,  типы, применяемость....5

21. Конструктивные  и кинематические особенности  станков с ЧПУ. Механизмы   беззазорного зацепления…………………………………………………………………..9

48. Многоцелевые (многооперационные) станки (МС). Определение, типы, назначение………………………………………………………………………………….15

61.  Разработать  управляющую программу обработки детали на станке с ЧПУ...21

Список использованной литературы…………………………………………………...23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Типы станков с ЧПУ токарной группы. Назначение, системы управления.

 

Металлорежущие станки с числовым программным управлением (ЧПУ) представляют собой разнообразную  и совершенную группу машин, в  которой широко используют средства автоматики и электроники, электрические, механические, гидравлические, пневматические и другие устройства. 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. Предназначены главным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и обработки торцовых поверхностей деталей типа тел вращения с помощью разнообразных резцов, сверл, зенкеров, разверток, метчиков и плашек. Они составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ. Применение дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий) значительно расширяет технологические возможности станков данной группы.

Токарные станки могут  иметь горизонтальную или вертикальную компоновку в зависимости от расположения шпинделя. Основные параметры токарных станков - наибольший диаметр заготовки, обрабатываемой над станиной, и наибольшее расстояние между центрами. Важным параметром станка является также наибольший диаметр заготовки, обрабатываемой над поперечными салазками суппорта.

В основе классификации  токарных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

• расположение оси шпинделя (горизонтальные и вертикальные станки);
• число используемых в работе инструментов (одно- и многоинструментальные станки);
• способы их закрепления (на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов);
• вид выполняемых работ (центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные, прутковые станки);
• степень автоматизации (полуавтоматы и автоматы).

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 (рис. 1). Станки с вертикальными и наклонными направляющими оригинальны в своем исполнении и имеют следующие преимущества: удобство обслуживания, облегчение схода и удаления стружки, расположение ходового винта станка между направляющими, что способствует повышению точности перемещения суппорта.

 

Рис. 1. Токарно-револьверный станок с ЧПУ с наклонным расположением  суппортов: 
1 - электродвигатель; 2 - шпиндельная бабка; 3,7- верхний и нижний суппорты соответственно; 4, 6 - револьверные головки; 5 - задняя бабка.

Токарные станки с  ЧПУ (рис. 2) оснащают револьверными головками или магазином инструментов. Револьверные головки бывают четырех-, шести- и двенадцатипозиционные, на каждой позиции можно устанавливать по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней или 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 одна относительно другой или иметь разное расположение осей. Токарные станки имеют две управляемые координаты: Z - вдоль оси шпинделя; X- перпендикулярно этой оси. Перемещение по оси Z осуществляется кареткой станка, вдоль оси X - поперечными салазками суппорта. На поперечных салазках установлены либо резцедержатель (при смене инструмента из магазина), либо револьверная поворотная инструментальная головка. Одновременная работа двух револьверных головок обеспечивается их расположением: одной - на верхнем суппорте, а другой - на нижнем суппорте. Одна головка имеет ось поворота, совпадающую по направлению с осью и используемую для обработки наружных поверхностей. Другая головка 3 имеет ось поворота, перпендикулярную плоскости  XZ и инструменты, закрепленные в ней, предназначены для обработки внутренних поверхностей. Располагают головки по разные стороны от оси шпинделя с некоторым сдвигом относительно друг друга: головка 2 установлена на поперечные салазки 4 ближе к переднему торцу шпинделя 1, а головка 3 удалена от него, размещение способствует лучшему доступу инструментов к обрабатываемой заготовке. Такая компоновка дает возможность применять большое число режущих инструментов при изготовлении сложных деталей. Обе револьверные головки имеют оси вращения, параллельные оси шпинделя станка.На станках с двумя головками в работе могут   участвовать   10-16   режущих   инструментов.

Индексирование револьверных головок производится, как правило, путем применения закаленных и шлифованных плоскозубчатых торцовых муфт, которые обеспечивают высокую точность и жесткость индексирования головки. В пазы револьверных головок устанавливают сменные взаимозаменяемые инструментальные блоки, которые настраивают на размер вне станка, на специальных приборах, что значительно повышает производительность и точность обработки.

 

Рис. 2. Токарный станок с ЧПУ с двумя револьверными головками

Цикл обработки на станке полностью автоматизирован. От электродвигателя вращение на шпиндельную бабку передается через ременную передачу. Наличие раздельного привода повышает точность обработки. Направляющие станины для перемещения кареток, несущих револьверные головки, имеют прямоугольное сечение. Пульт управления системы ЧПУ для ручного ввода программы и дисплей.

Магазины инструментов (вместимостью 8...20 инструментов) применяют  редко, так как практически для  токарной обработки одной заготовки  требуется не более 10 инструментов. Использование большего числа инструментов целесообразно в случаях точения труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости.

По виду выполняемых  работ токарные станки делятся на: центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные, прутковые.

Центровые станки с ЧПУ  служат для обработки заготовок деталей типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами. На этих станках можно нарезать резьбу резцом по программе.

Патронные станки с ЧПУ  предназначены для обточки, сверления, развертывания, зенкерования, нарезания  резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и др.; возможно нарезание резцом внутренней и наружной резьбы по программе.

Патронно-центровые станки с ЧПУ служат для наружной и  внутренней обработки разнообразных  сложных заготовок деталей типа тел вращения и обладают технологическими возможностями токарных центровых и патронных станков.

Карусельные станки с  ЧПУ применяют для обработки  заготовок сложных корпусов.

6.  Автоматические  системы управления. Определения,  типы, применяемость.

 

Автоматическая система  управления машин технологического назначения (заготовительных, металлорежущих, сборочных, контрольно-измерительных и др.) представляют собой комплекс механизмов и устройств, предназначенный для сообщения рабочим органам (РО) определенных действий, необходимых для выполнения заданного технологического процесса без участия человека.

В общем виде любая  САУ включает в себя задающее устройство (ЗУ), воспринимающее устройство (ВУ), преобразующе-передающее устройство (ППУ), силовой привод (СПр), устройство сравнения (УСр) и устройство обратной связи (УОС). Два последних устройства могут отсутствовать.

Под задающим устройством понимают управляющую программу и устройство, осуществляющее ее ввод в зону действия воспринимающего устройства.

Управляющая программа  содержит всю необходимую информацию для работы данной машины: команды по управлению циклом всей машины, характером движения (закон движения) отдельных рабочих органов, режимами работы и т. д. Задающая информация, зафиксированная тем или иным способом, является управляющей программой, а материальный носитель, на котором она зафиксирована, - программоносителем.

Управляющая программа  может быть зафиксирована с помощью упоров, копиров и других механических аналогов; на различных коммутаторах (штекерных матрицах, панелях с декадными переключателями и т. д.) и на быстросменных носителях (перфолентах, перфокартах, магнитных лентах,  дисках).

Воспринимающие устройства служат для восприятия (считывания) задающей информации. От формы представления этой информации во многом зависит тип ВУ и принцип их действия. Так, при числовой форме меняют считывающие устройства контактного (с подпружиненными щтифтами) и    бесконтактного   типа   (например,  фотоэлектрические). В ППУ считанная информация превращается в вид,  удобный для управления силовым приводом. В наиболее сложных системах таких преобразований может быть несколько, и на одной из ступеней в качестве преобразователя могут быть использованы устройства вычислительной техники - например, в системах числового программного управления (ЧПУ). Наоборот, в простых системах, имеющих только механические связи, где информация задана в виде физического аналога закона движения, такие преобразования отсутствуют или сводятся в основном к простому изменению направления движения.

В силовом приводе сигнал управления усиливается по мощности и преобразуется в движение рабочих органов.

Информация о фактическом  движении рабочего органа (скорости, положении РО), а в некоторых системах и о состоянии внешней среды представляется устройствами обратной связи. Они не только собирают эту информацию, но и преобразуют ее в соответствующую форму для сравнения с задающей информацией. Для сравнения этих видов информации применяют устройство сравнения. Тип устройства сравнения и форма информации, поступающей на него, определяется типом системы автоматического управления.

Системы управления должны обеспечивать работу оборудования (или отдельных РО) с определённой точностью и производительностью.

Точность работы СУ оценивается по наибольшему вероятностному отклонению фактически полученного параметра (положения РО, траектории его движения) от заданного, которое зависит от статических и динамических характеристик системы.

Требования по производительности систем управления сводятся к обеспечению ими заданных скоростных и силовых характеристик, а также мобильности, надежности, универсальности, полноты автоматизации и оптимизации управления.

Скоростная характеристика определяется максимальной и рабочей  скоростями, диапазоном или рядом скоростей, а также тем, с какой точностью они поддерживаются при изменении нагрузки.

Силовая характеристика определяется усилием, крутящим моментом или мощностью на заданной скорости или в заданном диапазоне.

Мобильность системы управления определяется быстротой ее переналадки на работу по новой программе (по новым условиям). Мобильность зависит от трудоемкости задания (расчета) программы, ее изготовления и установки. Чем выше трудоемкость, тем ниже мобильность системы.

Требования по надежности сводятся к обеспечению безотказной работы системы в заданных условиях эксплуатации в течение определенного времени с сохранением при этом ее первоначальных технических показателей.

Универсальность системы управления определяется тем, для какого круга разнообразных задач по управлению применима данная система: чем больше задач она позволяет решить, тем выше ее универсальность.

Под полнотой автоматизации  и оптимизации управления работой  оборудования понимают комплекс действий, выполняемых без участия человека по управлению приводами (пуск, реверс, последовательность и длительность включения), позиционированию рабочих органов в одну или несколько точек (или установка параметра рабочей среды: температуры, давления и т. д.); последовательному позиционированию РО во множество точек; управлению скоростью движения РО (или изменением параметра среды) по определенному закону; изменению режимов работы, по смене инструмента; контролю фактического состояния РО (положения, скорости движения и т. д.), отдельных механизмов системы управления; индикации контролируемых параметров (на цифровом табло, дисплее, печатающем устройстве); возможностью их коррекции; сбору и учету дополнительный информации об условиях, в которых выполняется технологический процесс; возможностью автоматизации расчета, изготовления и смены программы управления; возможностью управления от ЭВМ (автоматический расчет, выдача и замена задающей информации, диагностика работы оборудования и т, д.).