Токарно-винторезные станки
Самые часто встречающиеся токарные станки- (название подгруппы сверху). На данных станках выполняет детали единичного выпуска, но если поднажать, то можно и серийного. Винторезные станки выполняют резание всех разновидностей резьбы специальным инструментом.
Рис. 2 Пример общего вида токарно-винторезные станка
Станок состоит из некоторых элементов, которые называются: коробка скоростей шпинделя и подач, передняя и задняя бабка, станина, суппорт резцедержатель.
Заготовка устанавливается в специальном патроне (в самоцентрирующимся трех кулачковым, реже в четырех кулачковым). Данный патрон крепится к шпинделю через планшайбу. При установке заготовки в патроне следует соблюдать вылет заготовки. Без использования заднего центра допускается вылет равный до трех диметров заготовки. Если необходимо обработать участок изделия большей этого значения, то нужно использовать задний центр. Также при обработке валов, технические требования которых задают максимальную соосность для поверхностей, вал устанавливается в центрах, при необходимости нужно использовать люнет. Люнет- устройство, которое поддерживает крутящийся вал в центрах.
Недостатки таких станков обуславливаются тем что работник должен иметь широкий спектр навыков работы за данным оборудованием. Также малая степень автоматизации.
Токарно-револьверные станки
Данная группа токарных станков применяется для серийного выпуска изделий. Этакий станок отличается от обычного токарного-винторезного станка тем что на нем установлена модификация в виде резцедержателя в образе револьверной головки. В ней может быть установлено более высокое количество инструмента.
Рис. 3 Пример общего вида токарно-револьверного станка
Данные головки также отливаются от друг друга, своим расположением, и осью вращения, горизонтальной и вертикальной. Револьверные головки с вертикально расположенной осью куда более жестки нежели с осью расположено горизонтально, следовательно, у них более большая точность выполнения размеров. Но и у головки с горизонтальной осью есть свои козыри в рукаве- более высокая скорость смены позиций инструмента и более большее количество позиций для инструмента.
Токарно-револьверные станки под управлением числовой системы управления могут включать в свою кинематическую схему дополнительную револьверную головку, и в итоге станок будет работать по четырем системным координатам. Данная схема ускоряет обработку и распределяет нагрузку от резания более равномерно.
Обработка изделий, выполняемая по циклу, который замкнут, полностью автоматизирована. Система числового программного управления, вносит коррекцию на инструмент, получая данные с датчиков- повышается точность изделий.
Сегодня эти станки бесповоротно вытеснены токарными автоматами или станками с ЧПУ.
Токарно-карусельные станки
Эти машины являются настоящими тяжеловесами в мире станков, они способны обрабатывать продукты весом, который может достигать нескольких тонн, стол имеет большой диаметр, с небольшим размером по высоте. Горизонтально расположенный стол (также известный как планшайба) значительно упрощает позиционирование и центрирование тяжелых элементов. Обработка цилиндрических и конических поверхностей (наружных и внутренних). Головка, установленная с широким выбором инструментов, позволяет сверлить и обрабатывать отверстия, нарезать резьбы.
Рис. 4 Пример общего вида токарно-револьверного станка
Основным движением данных машин является вращение планшайбы. В комплект станка входят два суппорта: вертикальные и боковые-осуществляющие подающее движение инструмента. Основными характеристиками этой машины являются размеры, которые машина может обрабатывать: диаметр и высота.
Карусельные токарные станки, токарные станки выпускаются машиностроением с одной, чаще всего с двумя стойками. Обрабатываемые изделия где одна колонна до 2500 мм: осуществляется обработка поверхностей, сверление, развертка и зенковка отверстий; фрезерование пазов, токарная обработка.
Установка современной системы ЧПУ позволяет обрабатывать сложные и изогнутые профильные детали. Основные агрегаты таких станков с ЧПУ имеют сходство с машинами, имеющими ручное (универсальное) управление. Как правило, применение систем с ЧПУ, электронных приводов питания и многопозиционных держателей инструментов также защиты типа шкафа машина поднимается до ранга вертикальный токарный станок.
Лоботокарные станки
Лоботокарные станки используются для работы с изделиями, диаметр которых в несколько (много) раз больше, его высоты (шкивы, железнодорожные колеса, маховики и др.). Область обработки может быть цилиндрической и конической. Можно делать борозды, обрабатывать торцы.
Рис. 5 Пример общего вида лоботокарного станка
Планшайба (где устанавливаются детали), диаметром до 4 метров, располагается вертикально, нет задней бабки. Эти машины предназначены для обработки особо крупной продукции состоят из двух частей, расположенных на отдельных станинах: суппорт расположен обособленно. Планшайба у этих машин имеют специальную выемку для установки заготовок с размерами выше их диаметра.
Токарно-затыловочные станки
Затылование -это процесс, особый способ заточки задних поверхностей режущих инструментов (чтобы задняя поверхность не "затирала" обработанную поверхность заготовки): различные виды фрез, инструменты для сверления и нарезания резьбы. Эта операция выполняется для сохранения формы инструмента при длительной эксплуатации, а также для заточки любого инструмента.
Рис. 6 Пример общего вида токарно-затыловочного станка
По своей основной конструкции затыловочная машина в некоторые моменты выглядит как винторезный станок, но имеет множество своих особенностей. Обработка инструмента осуществляется вращением шпинделя. Непосредственно обрабатываемый инструмент вместе с суппортом выполняет линейные возвратно-поступательные движения в радиальном направлении, при этом «затылует» обрабатываемый инструмент на один зуб.
Токарные автоматы и полуавтоматы
Токарные станки, которые идут в ногу с текущими тенденциями проектирования, производят механическую обработку в автоматическом и полуавтоматическом режиме. На этих полуавтоматических машинах установка элементов и разборка готовой продукции осуществляется специально обученным человеком, оператором.
Рис. 7 Пример общего вида токарного автомата
Эти машины производятся на заводе с вертикальным и горизонтальным вращающимся шпинделем. Однако машины с вертикально расположенным шпинделем, из-за положительного отсутствия изгибающих сил на ось вращения шпинделя, обладают заметно большей точностью обработки. Жесткость системы- наше все. Стоит отметить, что все перечисленные выше машины оснащены различными системами числового управления. Но мы вернемся к этому позже.
Токарные станки с ЧПУ
Сегодня современные высокопроизводительные станки с неизбежным увеличением скорости вытесняют с рынка и предприятий, универсальные токарные станки. Но полное вытеснение "универсалов" произойдет не так быстро. На современных станках упрощенная кинематика, точность движений, которые обеспечивают современные приводы, возможность непрерывной много инструментальной обработки различных деталей. Закрытая зона резания предотвращает разброс стружки и подачу охлаждающей жидкости (СОЖ). Возможность установки гидравлического и пневматического патрона с регулировкой прижимной силы многократно повышает производительность.
Опции такие как: противошпиндель, приводные инструменты, дополнительная ось Y и прочее превращают станки в токарные обрабатывающие центры. В основном такие центры выполнены в виде станков с наклонной станиной.
Рис. 8 Пример общего вида современного токарного станка с наклонной станиной и с системой ЧПУ
История создания стойки ЧПУ
Независимо от того, какая современная машина, ей нужно программное обеспечение для работы. Который будет обрабатывать информацию, полученную от датчиков станка, вводить автоматические выравниватели по износу прибора. Но самое главное, все приводы станка управляются в соответствии с задачами управляющей программы для выполнения сложных деталей с самыми высокими допусками.
Однако нынешний период в истории оборудования с ЧПУ начался недавно. После Второй мировой войны в Соединенных Штатах, в сороковых годах, Джонатон Парсонс, сынок хозяина известной фирмы "Parsons Incorporated". Он намеревался запустить работу машины благодаря особой программы, которая в свою очередь была введена с перфокарты. Парсон не смог добиться каких-либо положительных результатов. В следствии чего отправился за подмогой к специалистам в Массачусетский технический институт.
Но работники лаборатории MIT servo lab не улучшили проект, представленный молодым Джоном, и работник Parsons был быстро забыт. Что касается его идеи, то нет. Задумавшись о собственной конструкции, сотрудники сделали покупку у фирмы, которая в то время продавала станки для фрезерной обработки. Тогда руководящие лица института подписали соглашение с ВВС Соединенных Штатов. Контракт касался производства станков с высокой производительностью нового поколения для фрезерования авиационных винтов.
Манипуляция приводами фрезерных станков, которые были собраны непосредственно сотрудниками Массачусетской государственной лаборатории в 1952 году, представляло собой исполняемую программу, считываемую с perfolant. Но данная компоновка оказалась очень сложной и не смогла добиться желаемого эффекта. Но эта волшебная история удостоилась достаточно широкой огласки, информация про новую разработку появилась в прессе и вызвала особую заинтересованность у других некоторых фирм. Некоторое количество известных компаний начали свою деятельность в этой области.
"Bendix Corporation" пользовалась значительным успехом. Выпускаемое этой фирмой устройство "Bendix NC" с 1955-го года вошло в серию и уже внедрено на предприятиях, занимающихся металлообработкой. Правда, новые технологии прижились довольно тяжело, но благодаря участию и финансированию Министерства обороны в течение двух лет было выпущено свыше 120 машин, что значительно повысило точность выпускаемой продукции и производительность.
Но даже на ранних стадиях есть неоспоримые преимущества для системы ЧПУ. Однако по-настоящему инновационные нововведения в области станков с числовым управлением произошли тогда, когда специально для этого разработанные микро контроллеры и микро процессоры стали использоваться в качестве "интеллектуального модуля" для управления работой станка. Техническое понятие "ЧПУ", которым начали называть новые системы. Оно является аббревиатурой от английского слова computer numerical Controlling.
Системы ЧПУ всемирно признанных лидеров отрасли
SIEMENS
Рис. 10 Стойка корпорации SIEMENS
HEIDENHAIN
Гибкость управляемого программирования в G и M кодах. Учтена создателями программных станций передовых систем ЧПУ HEIDENHAIN. Данная немецкая компания достаточно успешно выполняет свою работу в направлении улучшении устаревших станков NC за счет установки новейших управляющих систем. Универсальные программные управляемые станции от корпорации Heidenhaih позволяют не только создавать программы обработки на ПК, но и тестировать ПО, подготовленное при помощиспециальных CAD-CAM систем.
Рис. 11 Стойка корпорации HEIDENHAIN
FANUC
Система управления, которую производит известная японская компания FANUC, всемирно известны и внедрены во многие предприятия. Достаточно популярны на сегодняшний день стойки ЧПУ от FANUK LTD и в России. Нужно сказать, что специалисты корпорации одними из первых адаптировали свои системы под программы в G и M кодах, и организовали работу наиболее сложных систем строго в рамках стандарта программирования. Самые распространенные стойки FANUK серии 0i подготовлены к работе с 6-8 управляемыми осями (но одновременное управление 4 оси). А стойки серий 30i-35i делают возможным производить высокоточную обработку на очень высоких скоростях, и являются по сей день недоступным ориентиром для своих многих конкурентов.
Рис. 12 Стойка корпорации FANUC
БАЛТ-СИСТЕМ
Хотелось бы отметить, что наряду с иностранными ведущими компаниями на рынке систем управления для станков с ЧПУ с конца 90-х начала 00-х годов успешно работает отечественная компания «БАЛТ-СИСТЕМ». Специалисты уверяют, что при улучшении устаревшего оборудования до современного уровня, выгоднее внедрять системы от «Балт-Систем», так как их цена неоднократно уступает зарубежным аналогам, однако они вполне надежны и функциональны. На отечественных предприятиях работают и отлично себя зарекомендовали управляющие устройства ЧПУ NC-210, NC-220, NC-230. Одни из самых сложных обрабатывающих центров и многосуппортные станки вполне успешно работают под управлением управляющей стойки NC-110, которая на данный является лучшей в соотношении цена-качество.
Рис. 13 Стойка компании БАЛТ-СИСТЕМ
