Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)

В зависимости от характера выполняемых работ и применяемого режущего инструмента станки подразделяют на группы и типы (табл. 1).

Станки с ЧПУ должны обеспечивать высокие точность и скорость отработки перемещений, заданных УП, а также сохранить эту точность в заданных пределах при длительной эксплуатации. Конструкция станков с ЧПУ должна, как правило, обеспечивать совмещение различных видов обработки, автоматизацию загрузки и выгрузки деталей, автоматическое или дистанционное управление сменой инструмента, возможность встройки в общую автоматическую систему управления. Высокая точность обработки определяется точностью изготовления и жесткостью станка. В конструкциях станков с ЧПУ используют короткие кинематические цепи, что повышает статическую и динамическую жесткость станков. Для всех исполнительных органов применяют автономные приводы с минимально возможным числом механических передач. Эти приводы должны иметь высокое быстродействие. Точность станков с ЧПУ повышается в результате устранения зазоров в передаточных механизмах приводов, уменьшения потерь на трение в направляющих и механизмах, повышения виброустойчивости, снижения тепловых деформаций.

По технологическим признакам и возможностям станки с ЧПУ классифицируются практически так же, как универсальные станки, на базе которых изготовляется большинство станков с ЧПУ.

Токарные станки с ЧПУ предназначены для обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения, а также для нарезания наружной и внутренней резьбы.

Фрезерные станки с ЧПУ, предназначенные для обработки плоских и пространственных корпусных деталей, осуществляют следующие операции: плоское, ступенчатое и контурное фрезерование с нескольких сторон и под различными углами; сверление; растачивание; развертывание; нарезание резьбы и др.

Сверлильно-расточные станки с ЧПУ, предназначенные для обработки отверстий в деталях, выполняют сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание, развертывание, обтачивание торцов, фрезерование, нарезание резьбы и др.

Шлифовальные станки с ЧПУ предназначены для шлифования наружных, внутренних и торцовых поверхностей деталей, имеющих прямолинейную и криволинейную форму образующих.

Многоцелевые станки с ЧПУ (обрабатывающие центры), предназначенные для комплексной обработки деталей за одну установку, выполняют практически все операции обработки резанием.

Электроэрозионные станки с ЧПУ предназначены для вырезания методом электроэрозии деталей сложного контура из токопроводящих материалов, обработка которых другими способами затруднена или невозможна. Обработка осуществляется непрерывно перемешающимся электродом-проволокой (из латуни, меди, молибдена, вольфрама) в среде керосина или воды с антикоррозионными присадками.

Станки создают по размерным рядам, представляющим собой группы однотипных станков подобной кинематической структуры и конструкции, но имеющих разные размеры. По ГОСТ 600–80 предусмотрено 13 размеров токарно-карусельных станков (диаметр обработки 80…25000 мм); по ГОСТ 2983–81 регламентировано 6 размеров круглошлифовальных станков (диаметр устанавливаемой заготовки 100…800 мм); по ГОСТ 6852–80 предусмотрено 5 размеров зубофрезерных станков (диаметр заготовки – 800…5000 мм) и так далее.

Типоразмер станка – представитель ряда с конкретными параметрами, а модель станка – конструкция данного типоразмера.

Классификация станков по степени универсальности предусматривает подразделение их на универсальные (для разнообразных операций на заготовках широкой номенклатуры в единичном и мелкосерийном производствах, а также при ремонтных работах), специализированные (для обработки однотипных заготовок разных размеров в крупносерийном и массовом производствах) и специальные (для обработки заготовок одного наименования и одного типоразмера в массовом производстве).

По габаритным размерам и массе, которые в значительной степени определяются параметрами тех деталей, для обработки которых предназначен станок, их подразделяют на легкие (до 1 т), средние (до 10 т) и тяжелые (свыше 10 т). Последние делят на крупные (10…30 т), собственно тяжелые (30… 100 т) и особо тяжелые – уникальные (свыше 100 т).

Классификация станков по точности предусматривает пять классов: нормальной точности (Н); повышенной точности (П) (на базе станков класса Н, но при более высоких требованиях к качеству изготовления и сборки основных узлов); высокой точности (В) (достигается специальной конструкцией отдельных узлов и элементов при высоких требованиях к изготовлению, сборке и регулировке станка); особо высокой точности (А) (на базе станков класса В, но при более высоких требованиях к точности изготовления основных узлов и деталей); особо точные (С), так называемые мастер-станки (для обработки деталей, определяющих точность эталонов зубчатых колес, измерительных винтов или деталей к станкам классов А и В).

Станки классов В, А, С эксплуатируют в помещениях с постоянной температурой и влажностью. В зависимости от класса точности соотношение допусков на изготовление деталей и узлов следующее: Н – 1,0; П – 0,6; В – 0,4; А – 0,25; С – 0,15.

Современный станок с ЧПУ представляет собой самоуправляющуюся рабочую машину, органически связанную с вычислительной машиной, работающей в реальном масштабе времени и преобразующей дискретные сигналы информации в дискретные сигналы управления.

По технологическим признакам в зависимости от назначения системы ЧПУ разделяют на позиционные, контурные и комбинированные.

По наличию обратной связи системы ЧПУ разделяют на разомкнутые (имеющие один источник информации – от управляющей программы через устройствауправления к исполнительным органам станка) и замкнутые (с обратной связью по положению рабочего органа и с компенсацией погрешности станка, самоприспосабливающиеся – с адаптацией на различные внешние возмущения и изменения протекания техпроцесса).

В зависимости от степени автоматизации и типа системы ЧПУ для станков приняты следующие дополнительные обозначения: Ф1 – цифровая индикация и предварительный набор координат; Ф2 – позиционные и прямоугольные системы ЧПУ; ФЗ – контурные системы ЧПУ; Ф4 – универсальные комбинированные системы ЧПУ; М – инструментальный магазин и автоматическая смена инструмента (АСИ); Р – револьверная инструментальная головка и АСИ; РМ – револьверная головка, инструментальный магазин и АСИ.

Обозначение станков с ЧПУ

Каждая модель станка имеет цифровое или буквенно-цифровое обозначение – шифр, по которому можно получить некоторое первоначальное представление о станке. Схемы расшифровки трех основных систем обозначений отечественных станков с ЧПУ приведены на рисунке 1.

Например, модель станка 1А512МФЗ следует расшифровывать по первому варианту (рис. 1,1), начинающемуся с цифры. Так, 1 – группа токарных станков; А – буква модернизации модели; 5 – тип карусельных станков; 12 – условный либо характерный размер станка (в данной модели это соответствует размеру планшайбы 1250 мм); М – с инструментальным магазином и автоматической сменой инструмента; ФЗ – с контурной системой ЧПУ; станок относится к нормальному классу точности, буква Н в классе не указывается.

Модель станка РТ-724ФЗРМ расшифровывается по второму варианту (рис. 1, П): РТ – буквенное обозначение завода-изготовителя (Рязанский станкостроительный завод); 724 – порядковый номер модели; ФЗ – с контурной системой ЧПУ; РМ – с револьверной головкой, инструментальным магазином и АСИ.

Обозначение станка с ЧПУ, например, модели ИР320ПМФ4 расшифровывается по третьему варианту (рис. 1, III): ИР – буквенное обозначение завода-изготовителя (Ивановский завод тяжелого станкостроения); 320 – характерный размер (габариты стола 320x320); П – повышенного класса точности; М – с инструментальным магазином и АСИ; Ф4 – с комбинированной системой ЧПУ.

Наиболее часто встречаются следующие буквенные обозначения заводов-изготовителей:

БРСК – Бердичевский станкостроительный (Украина);

КТ – Средневолжский станкостроительный (г. Самара, Россия);

РТ – Рязанский станкостроительный (Россия);

ИР – Ивановский тяжелого станкостроения (Россия);

ОФ – Одесский фрезерных станков (Украина);

ОП – Одесский прецизионных станков (Украина);

КК – Самарский (Куйбышевский) координатно-расточных станков (Россия);

ЛР – Санкт-Петербургское (бывшее Ленинградское) станкостроительное производственное объединение (Россия);

ME – Московский завод автоматических линий (Россия).

Рис. 1 Схемы расшифровки различных систем обозначений отечественных станков с ЧПУ

Основные условные обозначения для кинематических схем

В механизмах станков с ЧПУ для передачи движения от одного звена к другому служат ременные, цепные, зубчатые, червячные, винтовые, реечные передачи, муфты, валы, подшипники.

Наиболее употребительные в приводах станков условные обозначения механических передач и других элементов даны в таблице 1.

Таблица 1 – Условные обозначения элементов кинематических схем

Список литературы

1. Харченко А.О. Станки с ЧПУ и оборудование гибких производственных систем: Учебное пособие для студентов вузов. – К.: ИД «Профессионал», 2004. – 304 с.

2. Автоматизированная подготовка программ для станков с ЧПУ, (Справочник)/ Р.Э. Сафраган, Г.Б. Евгенев, А.Л. Дерябин и др.; Под общей ред. Р.Э. Сафрагана. – К.: Техника, 1986. – 191 с.

3. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. Программирование обработки на станках с ЧПУ. Справочник, – Л.: Машиностроение, 1990. – 592 с.