Сучасний токарний верстат з ЧПУ (числове програмне управління) - це ефективний агрегат з високим рівнем надійності експлуатації і широким технологічним потенціалом. Конструктивні особливості агрегатів з програмним управлінням
Токарний верстат з ЧПК, на якому здійснюється обробка металевих деталей, характеризується підвищеною точністю виконання робіт. Досягається вона за рахунок наступних чинників: • відсутність в передавальних пристроях верстатних приводів зазорів; • висока жорсткість агрегатів по металу; • зменшення кількості механічних передач в кінематичних ланцюгах верстатів, а також зниження довжини цих ланцюгів; • використання сигналізаторів зворотного зв'язку; • збільшена стійкість проти вібрації; • наявність комплексів попереднього розігріву гідравлічних та інших вузлів устаткування для зниження теплових деформацій при роботі.
Всі моделі верстатів по металу з програмним числовим управлінням оснащуються зносостійкими напрямними з невеликим показником сили тертя. Завдяки цьому, в контролюючої системі верстата знижується рівень неузгодженості, і підвищується точність пересувань механізмів агрегату. Направляючі кочення виготовляються таким чином, щоб при високих швидкостях роботи наявний коефіцієнт тертя не змінювався. Функції тіл кочення зазвичай виконують ролики.
Жорсткість даних напрямних збільшують допомогою попереднього натягу за допомогою спеціальних регулюючих механізмів. Напрямні ковзання супорта і станини, найчастіше, конструюють з пари "фторопласт або інше покриття на основі пластика плюс якісний чавун або сталь". Подібні пари забезпечують малий показник тертя. Токарний верстат з ЧПК з розміщення напрямних може бути зарахований до обладнання з похилим вертикальним або горизонтальним розташуванням.
Всі базові елементи конструкції верстатів з програмним керуванням по металу виготовляють коробчатої форми по зварений чи литий технології з обов'язковою наявністю поперечних і поздовжніх ребер. Зарубіжні виробники зараз починають виробляти колони, станини і санчата токарних агрегатів з синтетичного граніту і полімерного бетону. Доведено, що ці матеріали роблять обладнання максимально вібростійким і жорстким. Шпинделі програмованих агрегатів роблять з високим ступенем зносостійкості всіх базирующих і посадочних поверхонь, а також шийок.
В опори шпиндельного вузла встановлюють зносостійкі підшипники, які відповідають за точність його обертання. Сам шпиндель виготовляється більш складної конструкції (у порівнянні зі стандартним токарним агрегатом), так як в нього монтують механізми автоматичного затиску робочих пристосувань, а також спеціальні індикатори, необхідні для авто діагностичне та адаптивного контролю над процесом металообробки. Додамо, що вісь шпинделя може розташовуватися вертикально або горизонтально.
Інформація про маркування агрегатів Токарний верстат з ЧПК може оснащуватися трьома варіантами управляючих комплексів: • Контурним. Такі системи контролюють переміщення по запрограмованої криволінійній траєкторії виконавчого органу. • Позиційним. В цьому випадку визначаються кінцеві координати положення робочого інструмента після закінчення якої-небудь обробляє операції. • Адаптивним. Система ЧПУ, якій притаманні можливості перших двох комплексів.
Вітчизняні агрегати з програмним числовим управлінням нескладно віднести до конкретної групи, побачивши їх маркування. Наприкінці моделі верстата стоять буква і цифра, які описують систему ЧПУ: • Ф1 - агрегати з попереднім завданням координат і цифровою індикацією; • Ф2 - обладнання з позиційним комплексом; • Ф3 - обладнання з контурним комплексом; • Ф4 - агрегати з універсальним (адаптивним) ЧПУ.
Деякі токарні верстати додатково маркуються кодами С1-С5. Вони кажуть фахівцям про яких-небудь особливих можливостях верстатного обладнання. Агрегати з позначенням С1 і С2, наприклад, характеризуються малим межею подач і невеликим діапазоном. А ось кодування С3, С4 і С5 вказує на більш широкі можливості верстатів. Варто відзначити, що на обладнанні з кодами С4 і С5 допускається нарізування різьблення і обробка в режимі напівавтомата виробів з конусними, циліндричними і фасонними ступінчастими поверхнями. Причому подібна обробка можлива і для зовнішніх, і для внутрішніх частин заготовок, якими б складними по конфігурації вони не були. Програмування верстатів з ЧПУ для токарних операцій - основні відомості
Для того, щоб токарний верстат з ЧПУ використовувався максимально ефективно, потрібно підготувати детальний техпроцес для обробки заготовок і скласти керуючу програму. При цьому дуже важливо грамотно "пов'язати" систему координат агрегату, положення деталі і вихідної точки з переміщеннями в автоматичному режимі робочого інструмента. Програмування обладнання здійснюється на підставі того, що ріжуче пристосування рухається по відношенню до координатної системі деталі, що знаходиться в нерухомому стані. Причому осі заготовки приймаються паралельними пересуванням робочих механізмів агрегату в прямолінійній напрямку.
Обробка виробів на описуваних верстатах по металу виконується за спеціально створеному маршруту (під ним і розуміють програмування конкретної операції), який передбачає: 1. Розподіл процесу на три етапи - чорнова обробка, чистова і додаткова обробна. По можливості чистове і чорнова операції об'єднуються в одну, що збільшує продуктивність агрегатів і зменшує трудомісткість виробництва виробу. 2. Дотримання правила поєднання технологічної та конструкторської баз і їх сталості з метою зниження похибки фіксації і базування деталі. 3. Забезпечення максимально повної обробки виробу за найменшу кількість його установок. 4. Раціональну роботу з заготовками. Наприклад, при точінні тіл обертання область їх малої жорсткості обробляється тільки після того, як була виконана обробка їх жорсткої зони.
Програмування верстатів по металу враховує важливу частину техпроцесу, яку називають окремою операцією. Під такою розуміється обробка однієї заготовки на одному агрегаті. Операція складається з декількох переходів, які ділять на самостійні проходи. Токарний верстат з ЧПК може здійснювати допоміжні, інструментальні, елементарні і позиційні переходи. Правильне програмування будь-якої моделі агрегату з ЧПУ вимагає розробки послідовності роботи з деталлю. Для цього задається загальна кількість установок, число переходів і проходів, вид обробки заготовок, типорозміри ріжучих інструментів і їх кількість. Бажано поміщати всі робочі пристосування в наявні резцедержатели (або в один власник).
Не завжди резцедержатели здатні вмістити всі потрібні інструменти. У цьому випадку програмується призупинення функціонування токарного обладнання або ж обробка деталі розбивається на кілька частин. Токарний верстат з ЧПУ зазвичай використовує невеликий набір ріжучих інструментів. Найчастіше в резцедержатели монтують пристосування з багатогранними надтвердими або твердими пластинками. Коли одна з їх кромок зношується, пластинку повертають, і обробка деталі триває. Для нарізування різьблення застосовуються тригранні різці збірного типу, для розточування - різці з механічним або наплавляється кріпленням пластин, для виконання отворів і підрізування - твердосплавні ромбические різці. Всі вони ставляться в резцедержатели в заданій техпроцесом послідовності. Програмованої точкою ріжучого інструменту при цьому є закруглення при його вершині або сама вершина.
Типи приводів і допоміжні пристрої для агрегатів з ЧПУ В якості приводів головного руху верстатного обладнання, оснащеного числовим програмним комплексом, найчастіше використовують двигуни постійного (якщо мова йде про верстати з невеликою потужністю) і змінного струму (для агрегатів високої потужності). Вітчизняні верстати з ЧПУ по металу застосовують асинхронні пристрої з чотирма полюсами, які без збоїв функціонують в умовах, коли в повітрі є частинки масла, дрібної стружки і металевого пилу. Такі двигуни, крім того, сприймають критичні перевантаження, не виходячи з ладу.
Приводи подачі для агрегатів, на яких проводиться обробка заготовок з металу, являють собою асинхронні і синхронні пристрою. Їх керування виробляється від перетворювачів цифрового типу. Найчастіше на верстати монтують синхронні двигуни. Вони мають гальма, індикатори зворотного зв'язку, а також магніти, що складаються з рідкоземельних хімічних компонентів. Для агрегатів з асинхронними двигунами потрібно використовувати спеціальні частотні перетворювачі. Їх виготовляють на мікропроцесорах. Установка програм обробки на таких перетворювачах проводиться за допомогою програматорів вбудованого виду, забезпечених графічним або цифровим екраном.
Під допоміжними механізмами на програмованих токарних агрегатах по металу розуміють такі пристрої: • завантажувальні; • затискні; • змащувальні; • для прибирання, що утворюється в процесі роботи верстата стружки; • для швидкої зміни ріжучих інструментів.
Конструктивно і технічно вони разюче відрізняються від звичайних пристосувань з аналогічними функціями, що зумовлено високою продуктивністю устаткування з ЧПУ. Огляд вітчизняних і зарубіжних агрегатів з програмним управлінням
В Україні багато підприємств активно використовують токарний верстат з ЧПК моделі 16А20Ф3. Цей агрегат оснащується керуючої цифровою системою Електроніка НЦ-31 або комплексом 2Р-22. Верстат 16А20Ф3 оснащений асинхронним частотно-регульованим двигуном, універсальної автоматичної голівкою (6-12-позіцііонной), шпинделем з трьома різними частотами обертання, датчиком з приводом, використовуваним для резьбонарезания. Популярністю користується і агрегат МК6713С5 - високоточне патронне обладнання зі шпинделем, забезпеченим держателем на шість інструментів і хрестовим супортом. Цей верстат може нарізати різьблення, виконувати інші токарські операції. Також на ньому здійснюється ефективна обробка різних по конфігурації дискових заготовок.
Зараз на ринку з'явилося багато закордонного обладнання, яке за багатьма показниками перевершує можливості старих радянських верстатів з ЧПУ. До найбільш затребуваним агрегатам відносять: • TRENS SBL 300 CNC - двошпиндельний токарний верстат з ЧПК, що є багатофункціональною установкою, на якій можна додатково виконувати обробку фланців і складних валів, унікальних за формою виробів, а також здійснювати якісне фрезерування по металу. Модель SBL 300 CNC забезпечена жорстким шпинделем з підшипниками радіально-наполегливого типу. На агрегаті можна виробляти різання на величезних швидкостях, що робить його по-справжньому високопродуктивним. Ідеальна прив'язка координатної системи TRENS SBL 300 CNC до геометрії ріжучого інструменту забезпечується спеціальним комплексом підстроювання (працює за контактною схемою), завдяки якому не потрібно виставляти робоче пристосування і фіксувати його за допомогою затискачів.
• Vturn-V760 від тайванської компанії Victor - вертикальний токарний верстат з ЧПК з головкою на вісім позицій, гідравлічним дванадцятидюймовий патроном, конвеєрним пристроєм для видалення стружки, комплектом різцетримачів, автоматичним мастильним механізмом. Агрегат забезпечений графічним кольоровим монітором і системою управління Fanuc 0i-Т. На верстат допускається монтувати приводні додаткові пристосування для розширення його технологічних можливостей. • LS360 CNC від MetalMaster - токарна установка з похилою станиною і системою програмного керування Siemens 808D для обробки алюмінієвих і сталевих тіл обертання, деталей з нержавіючої сталі і кольорових металів. На верстаті варто надійна гідравліка Yuken від відомої японської фірми, головка з вісьмома позиціями і якісна імпульсна автоматична мастильна система.
При бажанні на вітчизняному ринку нескладно знайти і інші токарні агрегати з ЧПУ, що поставляються з інших країн.
