Заточной станок с ЧПУ Визас

1. Основные тенденции и перспективы развития

Ускоренное развитие и внедрение новых методов шлифования, высокопроизводительных абразивных материалов, эффективных смазочно-охлаждающих жидкостей и методов их подвода привело в последние годы к значительной интенсификации процессов заточки и сокращению основного технологического времени обработки. Дальнейшее совершенствование процесса обработки уже не дает существенного эффекта для роста производительно-заключительного времени в общем оперативном времени заточной операции, для сокращения которых главным средством является автоматизация заточных станков. Автоматизация способствует не только повышению производительности труда рабочего, но и повышению качества и стабильности заточки, что особенно важно для режущего инструмент, работающего на станках с ЧПУ и автоматических линиях. Для сокращения подготовительно-заключительного и вспомогательного времени используют ускоренные настроенные перемещения механизмов станка, системы циклового и числового программного управления, средства активного контроля, совмещения вспомогательных операций, например ориентации инструмента с обработкой предшествующего инструмента, автоматическую правку шлифовального круга в цикле и т.д.

Основными направлениями автоматизации заточных станков является создание:

1) однооперационных автоматов для крупносерийной заточки режущих инструментов (сверл, метчиков, плашек) на инструментальных заводах;

2) однооперационных полуавтоматов для мелкосерийной заточки режущих инструментов на инструментальных заводах и их переточки на машиностроительных заводах, обладающих расширенными технологическими возможностями и упрощенной настройкой по сравнению с автоматами, а также ориентацией инструмента в спутнике до начала обработки;

3) многооперационных автоматов и полуавтоматов для вышли-фовывания канавок и заточки режущих инструментов в крупносерийном производстве на инструментальных заводах (станки для заточки передних и задних поверхностей резцов и др.);

4) полуавтоматов с цикловым и числовым программным управлением для мелкосерийной и серийной заточки сложного многолезвийного режущего инструмента (протяжек, концевых и червячных фрез);

5) комплектов однооперационных полуавтоматов для многооперационной обработки (вышлифовывания и заточки) режущего инструмента, связанных единым спутником для ориентации и крепления обрабатываемого инструмента.

2. Диапазоны рабочих скоростей и подач

Процесс обработки при заточке и вышлифовании характеризуется следующими основными признаками:

1) кинематикой движения абразивного зерна – обработка торцом или периферией шлифовального круга;

2) характером контакта круга с деталью – прерывистый или непрерывный;

3) регламентированием параметров производительности обработки – по подаче (жесткое шлифование) или по нормальной силе (упругое шлифование);

4) схемой съема припуска – многопроходной, глубиной или врезной;

5) способом шлифования – механическим или электрохимическим.

Основное требование, предъявляемое к заточным операциям, - получение высококачественного инструмента при минимальных затратах на обработку. Выполнение этого требования обычно достигается при черновой, чистовой и доводочной операциях. В некоторых случаях черновое и чистовое шлифование выполняют за одну операцию, одним шлифовальным кругом, изменяя режим обработки.

Подавляющее большинство заточных операций осуществляется обычным (механическим) шлифованием, при котором съем припуска происходит в результате процесса резания обрабатываемого материала абразивными зернами из карбида кремния, электро- и монокорунда, алмаза и эльбора. Диапазоны режимов резания, применяемых при заточке режущего инструмента способом жесткого шлифования, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Диапазоны режимов резания на заточных станках

3. Конструкции станков

Станки для заточки резцов отличаются большим разнообразием конструктивных решений. Компоновка станков для заточки резцов и степень их автоматизации зависят от назначения станка и условий его работы. Современные станки обеспечивают заточку резцов различных типоразмеров по всем элементам в автоматическом цикле.

Вместе с тем некоторые операции при заточке резцов (заточка и доводка радиусной вершины у стандартных резцов, задних и передних поверхностей по узким ленточкам и др.), общее время выполнения которых в ручную занимает 3-5 с, автоматизировать экономически нецелесообразно. Однако с ростом автоматизированного производства, с увеличением численности автоматических линий, станков с программным управлением и т.д. увеличивается потребность в точных резцах, заточка и доводка которых вручную невозможна.

Большинство современных станков для заточки резцов работает торцом чашечного круга, имеющего горизонтальную ось вращения, что обеспечивает наиболее удобное взаимное расположение шлифовального круга и резца при заточке его задних поверхностей. При заточке передних поверхностей на таких станках шлифовальный круг не может работать на проход, поэтому на передней поверхности резца делают канавку для выхода шлифовального круга.

Эти недостатки отсутствуют в станках с вертикальной осью круга, предназначенных специально для заточки передних поверхностей и образования стружколомающих порожков, в которых резец кладут базовой поверхностью на стол или зажимное приспособление и точно ориентируют относительно круга. Заточку производят на проход торцом чашечного круга, поскольку продольное перемещение осуществляется параллельно главной режущей кромке или под небольшим углом к ней.

Станки с горизонтальной осью шлифовального шпинделя в большинстве случаев не имеют относительного вертикального перемещения шлифовального круга и резца, что позволяет упростить их конструкцию и сделать ее более жесткой.

На рис.1 и рис.2 представлены кинематические схемы станков с вертикальной и горизонтальной осью шлифовального шпинделя.

Рис.1 Кинематическая схема станка с горизонтальной осью шлифовального круга.

Рис.2 Кинематическая схема станка с вертикальной осью шлифовального круга.

4. Привод главного движения

Главное движение, которым характеризуются заточные станки - вращение абразивного материала (шлифовального круга, камня). Свою основную функцию заточные станки производят путем снятия металла резанием при помощи шлифовального камня различной зернистости и диаметра.

Вращение шпинделя бабки изделия осуществляется от встроенного кругового высокомоментного синхронного электродвигателя. Датчик измерения угла поворота установлен непосредственно на шпинделе (конечное звено). Шпиндель смонтирован на специальном прецизионном упорно-радиальном подшипнике. Предлагаемое конструктивное устройство бабки изделия обеспечивает наивысшую точность поворота, надёжность и долговечность.

5. Направляющие станка

По варианту исполнения направляющих станки изготавливаются:

1) с замкнутыми стальными направляющими с предварительным натягом;

2) с открытыми монолитными чугунными направляющими с предварительным натягом.

6. Шпиндельные узлы

Станки изготавливаются в следующих исполнениях:

1) с бесступенчатым регулированием частоты вращения шлифовального шпинделя;

2) со ступенчатым регулированием частоты вращения шлифовального шпинделя.

Вращение шпинделя осуществляется от встроенного синхронного электродвигателя. Станция жидкостного охлаждения обеспечивает рабочую температуру шпинделя. Шпиндель имеет базовые отверстия для установки оправок шлифовальных кругов.

Конструкция шлифовальной головки показана на рис.3

Рис.3 Шлифовальная головка

Шлифовальный шпиндель вращается в двух парах радиально-упорных подшипниках, установленных с постоянным натягом, которые обеспечивают пружины.

7. Приводы подач станка

Перемещения по осям X, Y и Z осуществляется от синхронных электродвигателей с цифровыми приводами по замкнутым направляющим качения, сочетающими в себе высокую несущую способность, лёгкость и точность хода.

8. Несущая система станка

Несущая система – это основание для станка. На несущую систему крепятся все узлы и органы управления станка. Помимо этого, несущая система служит для поглощения вибраций в процессе работы станка.

Несущей системой станка служит чугунная отливка жесткой конструкции, на которой смонтированы узлы станка.

9. Типичные представители

1. Полуавтомат шлифовально – заточной с ЧПУ на базе ВЗ-531Ф4.

Полуавтомат предназначен для изготовления и заточки концевых цилиндрических, конических, радиусных, дисковых отрезных фрез, свёрл, метчиков, развёрток и т.д. из быстрорежущей стали и твёрдого сплава высокостойкими алмазными, эльборовыми и абразивными шлифовальными кругами с применением смазочно-охлаждающей жидкости.

Технологические возможности полуавтомата позволяют осуществлять с использованием дополнительных опций операции шлифования профиля дисковых кулачков, бокового профиля червяков, зубошлифования цилиндрических зубчатых колёс, пазов делительных дисков и другие подобные операции. Полуавтомат комплектуется устройством ЧПУ SINUMERIK 840Dsl производства фирмы SIEMENS (Германия), которое обеспечивает: - высокое качество управления, надёжную и бесперебойную работу; - решение множества задач обработки от позиционирования осей до осуществления любого движения с использованием интерполяции; - свободное программирование; - возможность обмена информацией с ЭВМ высшего ранга.

Вращение шпинделя бабки изделия осуществляется от встроенного кругового высокомоментного синхронного электродвигателя. Датчик измерения угла поворота установлен непосредственно на шпинделе (конечное звено). Шпиндель смонтирован на специальном прецизионном упорно-радиальном подшипнике. Предлагаемое конструктивное устройство бабки изделия обеспечивает наивысшую точность поворота, надёжность и долговечность.

Перемещения по осям X, Y и Z осуществляется от синхронных электродвигателей с цифровыми приводами через беззазорные шариковинтовые передачи по замкнутым, с предварительным натягом, направляющим качения, сочетающими в себе высокую несущую способность, лёгкость и точность хода.

2. Полуавтомат заточной с ЧПУ для торцовых фрез на базе модели ВЗ-652Ф2.

Полуавтомат предназначен для заточки торцовых фрез диаметром 80…630 мм с режущей частью из твердого сплава, минералокерамики, инструментальной или быстрорежущей сталей. Заточка производится торцом абразивного, алмазного или эльборового круга с охлаждением или без него. Заточка, выполняемая с охлаждением торцом алмазного круга, сочетается с электроэрозионной правкой. На полуавтомате пооперационно затачивают все прямолинейные режущие кромки – главные, вспомогательные и переходные.

Параметры заточки – число зубьев, подача и число рабочих ходов предварительной обработки, подача и число рабочих ходов окончательной обработки, число ходов выхаживания – задаются оператором с панели управления.

Полуавтомат содержит перемещающуюся по станине шлифовальную бабку с механизмом правки и компенсации износа шлифовального круга и бабку изделия, также перемещающуюся по станине перпендикулярно перемещению шлифовальной бабки. Шлифовальная бабка имеет возможность поворота оси вращения шлифовального круга в вертикальной плоскости, что обеспечивает настройку положения круга на получения заданного заднего угла резца фрезы. Бабка изделия может поворачиваться вместе с фрезой в горизонтальной плоскости, что позволяет вести настройку на величину угла в плане резца или фрезы.