Способы изготовления отливок. 9 страница

Расточные и сверлильные станки с ЧПУ можно разделить на две основные группы: с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя. На расточных станках фрезеруют плоскости и пазы, сверлят и зенкеруют отверстия, растачивают отверстия, подрезают торцы, разрезают резьбу метчиками.

На расточных станках с вертикальным расположением шпин­деля целесообразно обрабатывать плоские заготовки (планки, плиты, фланцы, рычаги и др.), на горизонтально-расточных — корпусные детали. Для обработки заготовки с разных сторон на станках с вертикальным шпинделем необходимо иметь различ­ные ее установы. Обработку с четырех боковых сторон на гори­зонтально-расточном станке можно выполнять при одной уста­новке заготовки, осуществляя поворот стола.

Сверлильные станки с ЧПУ изготовляют в двух исполнениях: вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные. На них можно выполнять разнообразные работы: сверление, зенкование, зенкерование, развертывание, нарезание резьб, фрезерование и т. д. Наличие крестового стола, возможность работать последо­вательно несколькими инструментами, а в некоторых случаях и многоинструментальными головками значительно расширяют возможности станка.

Фрезерные станки с ЧПУ компонуют по типу вертикальных и горизонтальных консольных и бесконсольных одно- и двухстоечных станков. Горизонтально-фрезерные станки оснащают поворотным столом, управляемым по программе.

На фрезерных станках с вертикальным шпинделем преиму­щественно изготовляют плоскостные и коробчатой формы детали небольших габаритных размеров, а также и сложные поверхности плоских и объемных кулачков, шаблонов и других деталей. На станках с горизонтальным шпинделем обрабатывают поверхности корпусных деталей, расположенные в различных плоскостях.

В соответствии с классификацией систем управления принята следующая система обозначения моделей станков с ПУ. К основ­ному обозначению модели станка добавляют один из следующих индексов: Ц—станки с цикловым управлением; Ф1—станки с цифровой индексацией положения, а также станки с цифровой индексацией и ручным вводом данных; Ф2 — станки с позицион­ными СЧПУ; ФЗ — станки с контурными СЧПУ; Ф4 — станки со смешанными системами ЧПУ.

Кроме того, введены индексы, отражающие конструктивные особенности станков, связанные с автоматической сменой инстру­мента: Р — смена инструмента поворотом револьверной головки; М - смена инструмента из магазина. Индексы Р и М записывают перед индексами Ф2 и ФЗ: например, РФ2 — станки с позицион­ной СЧПУ с револьверной инструментальной головкой; МФЗ — станки с контурной СЧПУ со сменой инструмента из магазина; МФ4 — станки со смешанными системами управления и мага­зином инструментов.

4.11. Многоцелевые станки

Многоцелевые станки (МЦ) — станки с числовым про­граммным управлением и автоматической сменой инструмента для выполнения нескольких различных видов обработки реза­нием. Кроме МЦ существуют и другие станки с ЧПУ с автома­тической сменой режущих инструментов, которые не называют многоцелевыми. В чем же различие между ними?

Многоцелевые станки отличаются особо высокой концентра­цией обработки. На них производят черновую, получистовую и чистовую обработку сложных корпусных заготовок, содержащих десятки обрабатываемых поверхностей, выполняют самые разнообразные технологические переходы: фрезерование плоскостей, уступов, канавок, окон, колодцев; сверление, зенкерование, развертывание, растачивание гладких и ступенчатых отверстий; растачивание отверстий инструмента с тонким регулированием на размер; обработку наружных и внутренних поверхностей и др.

Для осуществления этих операций на станке необходимо иметь большой запас металлорежущих инструментов. У станков с ЧПУ и автоматической сменой инструмента запас инструментов соз­дается обычно в револьверных головках. Среди них фрезерные и сверлильные станки, предназначенные для изготовления глав­ным образом таких корпусных и плоских деталей, для обработки которых достаточно иметь пять—десять различных инструментов. Многоцелевые станки имеют инструментальные магазины с за­пасом в 15—30, а при необходимости в 50—100 и более инстру­ментов.

Еще одна важная особенность большинства многоцелевых станков — наличие стола или делительного приспособления с пе­риодическим или непрерывным (по программе) делением. Это обязательное условие для обработки заготовки с нескольких сторон без переустановки. Станки новых конструкций оснащают дополнительными столами и устройствами для автоматической смены заготовок. Заготовки предварительно закрепляют на при­способлении-спутнике, и вместе с ним они попадают с дополни­тельного стола на основной. Установку заготовки в спутник и снятие обработанной детали производят во время работы станка. Таким образом, вспомогательное время, затрачиваемое на за­грузку станка, сводится к минимуму.

Многоцелевые станки имеют чаще всего контурную систему управления, позволяющую обрабатывать разнообразные криво­линейные поверхности, фрезеровать отверстия и т. д. Они отли­чаются широким диапазоном бесступенчатого регулирования ча­стоты вращения шпинделя (заготовки) и подач, высокими (до 8—12 м/мин) скоростями быстрых (вспомогательных) ходов, особо высокой жесткостью и надежностью.

Многоцелевые станки для обработки корпусных деталей можно разделить на две группы, характеризуемые расположением оси шпинделя относительно рабочей поверхности стола: с перпенди­кулярным (вертикальным) расположением шпинделя к поверх­ности стола; с параллельным (горизонтальным) расположением шпинделя относительно стола (рис. 4.41).

Рис. 4.41. Компоновки многоцелевых станков

Вертикальный шпиндель станков первой группы обеспечивает доступ инстру­ментов к одной стороне заготовки. Такие станки выгодно при­менять для обработки деталей, у которых объем обработки с одной стороны превышает объемы обработки с других сторон. Можно успешно обрабатывать на них за одну операцию несколько сто­рон, используя переналаживаемые многопозиционные приспособ­ления. Станки с горизонтальным расположением шпинделя чаще всего снабжают поворотным столом, который создает условия для обработки детали с разных сторон.

Многоцелевой станок ИР500МФ4 предназначен для сверления, зенкерования, развертывания, растачивания отверстий в корпусных деталях, фрезерования по контуру, нарезания резьб метчиками в условиях серийного производства. Помимо автоматической смены инстру­ментов станок имеет автоматическую смену столов-спутников. Емкость магазина — 30 инструментов.

Станок имеет вертикально-подвижную шпиндельную бабку 3 (рис. 4.42), расположенную внутри подвижной стойки 4, и по­воротный стол. На верхнем торце стойки расположен магазин 6 барабанного типа, а у бокового торца станины на отдельном основании 10 смонтирована поворотная (на 180 °) платформа 9 для двух столов-спутников 2 и 8. Поворот магазина осуществ­ляется от высокомоментного двигателя 7. Номера гнезд магазина закодированы.

Рис. 4.42. Многоцелевой станок ИР500МФ4

На переднем торце стойки установлен манипулятор 5 (авто­матическая двухзахватная рука), осуществляющий смену ин­струментов. Манипулятор имеет механизмы вертикального пере­мещения, поворота руки на 180 ° и выдвижения руки. Вертикальное перемещение позволяет обходиться без смещения шпиндельной бабки вверх в позицию смены. Захват инструментальных оправок выполняют губки, стянутые двумя цилиндрическими пружинами.

4.12. Агрегатные станки

Применение специального станка, спроектированного для обработки конкретной детали, обеспечивает максимальную эффективность обработки в условиях крупносерийного и массового производства. Однако изменение объекта производства может сделать такой станок ненужным. Значительно экономичнее скомпоновать специальный станок из заранее разработанных и изготовленных стандартных узлов (агрегатов) и отдельных деталей. Этот метод называется методом агрегатирования.

Агрегатными называются специальные станки, скомпонованные из стандартных узлов и деталей с применением небольшого числа оригинальных узлов и деталей. Агрегатные станки обычно выполняются в качестве полуавтоматов, реже – автоматов. Их применяют для обработки сложных деталей типа корпусов, рычагов и др. На них производят сверление, зенкерование, растачивание и развертывание отверстий, нарезание резьбы, фрезерование. На таком станке неподвижная заготовка, закрепленная в приспособлении на столе станка, обрабатывается с нескольких сторон одновременно 5-10, а иногда 100 и более инструментами.

Компоновка агрегатных станков может быть самой разнообразной и зависит от формы, размера и требуемой точности изготовляемых деталей. Метод агрегатирования позволяет обеспечить высокую степень концентрации технологического процесса. На агрегатном станке неподвижная заготовка, закрепленная в приспособлении на столе станка, обрабатывается с одной, двух или нескольких сторон одновременно пятью-десятью, а иногда 100 и более инструментами.

Агрегатная конструкция станков обеспечивает следующие преимущества:

- значительное сокращение сроков и стоимости проектирования, изготовления и ремонта, благодаря применению стандартных узлов и деталей;

- высокую производительность, обусловленную многоинструментной обработкой и малым вспомогательным временем;

- низкую себестоимость обработки, благодаря высокой производительности и сравнительно низкой себестоимости самих станков;

- возможность обслуживания малоквалифицированными рабочими;

- значительное сокращение числа потребных станков и производственных площадей;

- возможность многократного использования стандартных элементов при перекомпоновке.

На рис. 4.43 показаны некоторые схемы компоновок агрегатных станков. Основными унифицированными элементами, из которых состоят станки, являются:

- детали корпусные базовые: станины 1, станины-подставки 5, основания 11, стойки 8;

- узлы транспортные – столы делительные поворотные 10;

- узлы подачи – столы силовые 9;

- шпиндельные узлы, бабки (сверлильные 2, расточные, фрезерные), коробки многошпиндельные, приводы главного движения, редукторы, станции смазки;

- силовые узлы: головки силовые 3; механизмы, расширяющие технологические возможности силовой головки 6, 7.

Рис. 4.43. Схемы компоновок агрегатных станков

Агрегатные станки можно классифицировать по ряду признаков. По расположению инструмента относительно заготовки различают станки горизонтальные (рис.4.43, а), вертикальные (рис.4.43, г, д), наклонные (рис.4.43, б, в), смешанные (рис.4.43, е), односторонние (рис.4.43, а-д) и многосторонние (рис.4.43, в, е). По числу рабочих позиций агрегатные станки делят на одно- и многопозиционные. На однопозиционных станках (рис.4.43, а-г) стол неподвижен и операция выполняется при неизменном положении заготовки, причем каждая ее поверхность обрабатывается только одним инструментом. На многопозиционных станках с поворотным или прямолинейно перемещающимся столом (рис.4.43, д, е) заготовка обрабатывается последовательно на нескольких позициях. Одна и та же поверхность может обрабатываться двумя и более инструментами.

4.13. Автоматические станочные линии

Важнейшей тенденцией современного машиностроения является неуклонный переход от применения набора отдельных станков с ручным управлением к системам станков с автоматическим управлением и к автоматическим производственным системам, создаваемым на базе автоматических станочных систем. В массовом производстве уже получили широкое применение автоматические линии из специальных станков-автоматов и агрегатных станков. Использование автоматических станочных систем в 3-5 раз повышает производительность труда, качество изготовления деталей и машин, сокращает затраты труда и положительно изменяет его характер.

Автоматическая станочная линия представляет собой систему взаимосвязанных и автоматически управляемых станков, транспортных и контрольных устройств, при посредстве которых производится преобразование заготовок в готовую деталь или сборка узлов, механизмов и машин по заранее заданному технологическому процессу без непосредственного участия человека.

По принципу работы автоматические линии делят на синхронные (жесткие) и несинхронные (гибкие). В синхронных линиях заготовки перемещаются с одной рабочей позиции на другую одновременно или через кратные промежутки времени. В случае потери работоспособности одного из станков или вспомогательного устройства вся линия останавливается. Жесткие линии проектируются для узкой номенклатуры деталей и обеспечивают высокую производительность и точность обработки. В несинхронных автоматических линиях перемещение заготовок с одной рабочей позиции на другую жесткой временной зависимостью не связано. Гибкая межоперационная связь обеспечивается в массовом производстве наличием межоперационных заделов (накопителей), что создает независимую работу каждой обрабатывающей позиции.

По виду используемых станочных приспособлений автоматические линии делятся на спутниковые и бесспутниковые. В спутниковых автоматических линиях заготовки базируются, закрепляются, обрабатываются и перемещаются в приспособлениях-спутниках. Спутники имеют устройства для базирования и закрепления обрабатываемых заготовок и базовые, и зажимные поверхности для установки и закрепления их на рабочих позициях станков. В бесспутниковых автоматических линиях заготовки перемещаются с одной рабочей позиции на другую без приспособлений. На каждой рабочей позиции имеется свое приспособление, в котором заготовка устанавливается автооператором или роботом. Погрешность установки в этом случае больше, чем в спутниковых системах.

По виду технологического потока и по способу передачи заготовок с одной позиции на другую различают автоматические линии сквозные и несквозные, ветвящиеся и неветвящиеся. Если транспортное устройство перемещает заготовку через все зоны обработки (от начала обработки до конца), то такие линии называют сквозными. Линии, в которых заготовка проходит не все рабочие позиции, а иногда возвращается с рабочей позиции на начало линии (на склад), являются несквозными.

При реализации обработки на параллельно работающих станках технологический поток характеризуется ветвящимися транспортными устройствами. Неветвящиеся линии строятся по принципу сквозных потоков.

По степени совмещения обработки с транспортированием заготовки автоматические линии делятся на стационарные, подвижные (цепные) и роторные. В стационарных линиях заготовки относительно рабочей позиции не перемещаются. Перемещение с одной рабочей позиции на другую происходит после выполнения обработки на данной рабочей позиции.

В подвижных (цепных) линиях происходит непрерывное транспортирование заготовки относительно неподвижных рабочих позиций. При этом перемещении выполняется обработка заготовок, т.е. заготовка непрерывно перемещается со скоростью рабочей подачи. На заготовках можно обрабатывать простые открытые поверхности с трех сторон. Производительность обработки на таких линиях выше, чем на стационарных, а точность ниже, так как обработка выполняется при перемещении заготовки.

В роторных автоматических линиях заготовки непрерывно перемещаются с рабочими позициями, и в процессе перемещения выполняется обработка. Роторные линии имеют несколько рабочих роторов, связанных между собой транспортными роторами, которые передают заготовки из одного рабочего ротора в другой. В каждом рабочем роторе имеется несколько одинаковых рабочих позиций и выполняется обработка одной или нескольких поверхностей детали. Наивысшая производительность обеспечивается при достаточной точности обработки, так как относительно рабочего места деталь не перемещается.