Металлорежущие станки с ЧПУ (1)-1

1. Инструменты, применяемые на станках с ЧПУ

КОНСТРУКЦИЯ И
КОМПОНОВКИ СТАНКОВ С
ЧПУ
Инструменты, применяемые на
станках с ЧПУ

2. Этапы исторического развития систем ЧПУ

3. Случаи, когда применение станков с ЧПУ являются экономически оправданными:

1. Мелкосерийное производство с часто сменяемыми программами выпуска изделий.
2. Изготовление деталей со сложной геометрией.
3. Изготовление деталей, имеющих большое количество расточек и отверстий.
4. Изготовление деталей путем удаления большого объема материала заготовки.
5. Изготовление детали, в конструкцию которой часто вносятся (или предполагается, что
будут вноситься) изменения.
6. Изготовление деталей с высокими требованиями к точности обработки, когда
необходимо получить геометрические размеры с узкими полями допусков.
7. Изготовление деталей из уникальных или весьма дорогостоящих заготовок.
8. Изготовление деталей со 100-процентным контролем качества.

4. Классификация металлорежущих станков ЧПУ (записать)

По технологическим возможностям станки с ЧПУ (как и универсальные)
делятся на следующие группы:
- станки токарной группы;
- станки сверлильно-расточной группы;
- станки фрезерной группы;
- станки шлифовальной группы;
- станки электрофизической группы ( электроэрозионные, электрохимические, лазерные);
- многоцелевые;
По принципу смены инструмента, станки с ЧПУ делят на три группы:
- с ручной сменой;
- с автоматической сменой в револьверной головке;
- с автоматической сменой в инструментальном магазине.
По принципу смены заготовок:
- станки с ручной сменой заготовок
- станки с автоматической сменой заготовок

5. Конструктивные элементы станков с ЧПУ

Станина это базовая деталь станка, на которой установлены и закреплены все его
детали и узлы и относительно которой ориентируются и перемещаются подвижные детали и
механизмы.
Основным
требованием,
предъявляемым к станинам, является
длительное обеспечение
правильного
взаимного положения узлов
и частей,
смонтированных на ней, при всех
предусмотренных режимах работы станка в
нормальных эксплуатационных
условиях.
Базирующими
поверхностями
станины
являются ее направляющие, на которые
устанавливаются детали и узлы станка. Эти
детали и узлы могут перемещаться по
направляющим станины, либо быть жестко с
ней связаны.

6.

Виды станин:
➢ Литая станина. Применяют широко серый
чугун СЧ 15, СЧ 20, СЧ 30 (льѐтся при t0 = 1500 –
2000 0С). Состоит из чешуйчатого графита,
которые гасят колебания. Целесообразна при
больших объемах производства.
➢ Сварные стальные станины. Наиболее
подходящий
вариант
для
единичного
производства.
➢ Железобетонные
станины
тяжелых
уникальных станках.
➢ Станина из Синтеграна (синтетический
гранит и полимербетон).
Синтегран
– это
эпоксидная смола
и
крошка
гранита
перемешивается, заливается
в формы
и
получается
станина.
Применяется
также
полиэфирная смола, акрелатная смола
и др.
меньший
вес,
Преимущества:
деформирование(способность гасить колебания в
пять раз выше, чем у чугуна) точность отливки
(It8…It9).
➢ Станины из природного или натурального
гранита.
Деформирование
большое,
температурный баланс очень высокий. Применяют
для прецизионных станков.

7.

➢ Направляющие станков с ЧПУ имеют высокую износостойкость и обеспечивают
малое трение, что позволяет снизить мощность следящего привода, увеличить точность
перемещений. Основное их назначение - обеспечение линейного перемещения по осям
станка (главное движение и движение подачи), крепиться к основанию-станине. В
зависимости от траектории движения узлов подразделяются на: направляющие
прямолинейного и кругового движения. По форме поперечного сечения : ласточкин хвост
(трапециевидные), прямоугольные , круглые и др. Они бывают нескольких видов:
качения, направляющие скольжения и комбинированные.
Направляющие качения представляют
Каретка
собой опорный элемент при поступательном
движении узлов станка. Бывают следующих
Рельс
видов: рельс-каретка, линейный подшипник-вал
или рельс-рельс с плоским сепаратором.
Рассмотрим подробней комплект рельскаретка, который чаще всего используются на
Корпус
станках.
Рельс. Все посадочные места рельсы
Обойма
шлифуются и проходят закалку, в том числе и
дорожки качения, необходимые для
Шарики
перемещения тел качения. Каретка
направляющей состоит из следующих частей:
Крышка
Уплотнение
➢ Корпус
➢ Тела качения
➢ Обойма, осуществляющая оптимальную
Рисунок 3-Каретка направляющей
рециркуляцию тел качения;
➢ Торцевые крышки

8.

В зависимости от тела качения:
1) Шариковые направляющие качения
2) Роликовые направляющие качения.
Ролики в отличие от шариков позволяют увеличивать жесткость направляющей, ее
долговечность и грузоподъемность.
Основные преимущества направляющих
качения:
➢ Очень низкий коэффициент трения.
➢ Плавное перемещение.
➢ Точность перемещения и позиционирования.
➢ Высокая скорость.
Недостатки направляющих
качения:
➢ Подвержены влиянию загрязнений.
➢ Плохо противодействуют скачкам.
➢ Высокая цена.

9.

Направляющие скольжения выполняют ту же функцию, что и направляющие
качения. Однако, в данном случае отсутствуют тела качения, а перемещение происходит
по трению скольжения. Направляющие данного типа могут изготавливаться, как одно
целое со станиной из серого чугуна (закаленного до твердости 43….56 HRC) , также
возможно крепление на винты к станине (накладные направляющие), изготавливаются
из стали 40Х (возможно также 15Х, 20Х) закаленной до твердости 57…63 HRC. Важно
заметить, что направляющие скольжения из-за больших сил трения , менее точные и
имеют менее плавный ход нежели направляющие качения, однако, они более просты и
имеют меньшие габариты. На работоспособность очень сильно влияет температура.
Масла для направляющих всегда идут с различными
присадками, улучшающими стойкость к окислению и
антикоррозионные свойства, а также противозадирные и
противоизностные присадки, антискачковые присадки.
По виду трения скольжения существуют следующие
направляющие:
➢ Гидростатические - смазочный слой образуется подачей
под высоким давлением масла в специальные карманы.
Рисунок 4-Направляющие
➢ Гидродинамические направляющие - хорошо работают
скольжения
только при высоких скоростях. В данной направляющей
используется гидродинамический эффект - эффект
всплывания подвижного узла. В конструкции присутствуют
специальные клиновые скосы и при движении в эти
сужающиеся зазоры затягивается смазка.
➢ Аэростатические направляющие - в данном случае
вместо масла в карманы под давлением подается воздух. Рисунок 5-Гидростатические
По конструкции похожи на гидростатические направляющие.
направляющие скольжения
Имеет недостаток- малая нагрузочная способность.

10. Шарико-винтовая передача (ШВП)

Основное назначение -это преобразования вращательного движения приводов
станка в возвратно-поступательное движение исполнительных узлов с использованием
механизма циркулирующего шарика между винтом и гайкой. Принцип действия ШВП
следующий- в гайке сделаны специальные винтовые канавки, по ним перемещаются
тела качения, т.е. между витками винта и гайки. Сами шарики (тела качения) движутся по
замкнутой траектории при вращении винта и одновременно поступательно перемещают
гайку. Число рабочих витков составляет от 1 до 6. Большее число витков используется
при
нагруженных
передачах
тяжелых
станков.
ШВП
изготавливают
из
высоколегированной стали, подвергаются поверхностной закалке (закалка поверхности с
помощью ТВЧ- тока высокой частоты) после шлифуются.
Основные достоинства шарико-винтовой передачи:
➢ Высокий КПД, может быть больше 80% (т.к. проскальзывание
шариков в ШВП минимальное).
➢ Малые потери на трение.
➢ Высокая нагрузочная способность при небольших габаритах.
➢ Высокая точность при перемещении.
➢ Плавный ход.
Недостатки ШВП:
➢ Сложная в изготовлении конструкция.
➢ Высокая стоимость.
Рисунок 6 - Шарико➢ Ограничение по длине (из-за накапливаемой погрешности).
винтовая передача
Существуют две разновидности ШВП:
➢ Катанные ШВП, в данном случае резьбовой винт накатывается
на специальном
накатном оборудовании. Они проще в производстве, дешевле.
➢ Шлифованные ШВП. Сначала идет нарезка резьбы далее еѐ шлифуют. Являются
более точными, что, в свою очередь, влияет на точность станка.

11.

Привод главного движения должен иметь возможность бесступенчатого
регулирования скорости, воспринимать большие перегрузки и работать в загрязненной
среде. Обычно в качестве приводов служат асинхронные электродвигатели, реже регулируемые электродвигатели постоянного тока и электродвигатели совместно с
гидроусилителями.
Привод подач является одним из важнейших элементов станка, определяющий
суммарную погрешность обработки. Привод движения подач характеризуется
минимально возможными зазорами, малым временем разгона и торможения, плавностью
хода, небольшими силами трения, повышенной жесткостью кинематических цепей,
расширенным диапазоном регулирования подач. В качестве привода используют
синхронные (вентильные) двигатели на постоянных магнитах, их оснащают датчиками
обратной связи и тормозами. Реже применяют асинхронные двигатели.
Привод подачи для станков с ЧПУ.
В качестве привода используется синхронные или
асинхронные электродвигатели, управляемые от
цифровых преобразователей, передающие и
принимающие сигналы от системы ЧПУ станка.
В качестве привода главного движения для станков
с ЧПУ используется двигатели переменного тока – для
больших мощностей и постоянного тока - для малых
мощностей.
Рисунок 7- Сервоприводы

12.

#ЦеховойСловарь — СВЕТОФОР (Сигнальная лампа ЧПУ)
Официальное значение: Светосигнальная колонна, предназначенная для визуального
контроля текущего состояния станка (работа, ожидание, ошибка) на расстоянии.
Реальное значение: Трехцветный датчик твоего спокойствия. Зеленый означает, что
можно спокойно пить чай, пока станок делает работу за тебя. Желтый — тонкий намек,
что деталь закончилась и пора пошевеливаться. Но если на весь цех начинает мигать
ядовито-красный, это сигнал тревоги, заставляющий тебя бросить всё и бежать к станку
быстрее, чем пожарные на вызов, гадая по дороге: «Просто конец прутка или уже пора
вызывать ремонтников?».

13.

ЦеховойСловарь — СТРУЖЕЧНЫЙ ТРАНСПОРТЕР
Официальное значение: Механизированное устройство шнекового или пластинчатого
типа, предназначенное для непрерывного удаления отходов металлообработки из рабочей
зоны станка в накопительный контейнер.
Реальное значение: Вечно заклинивающий механизм на дне кабинета, который
справляется с мелкой стружкой, но наглухо встает от первой же сливной «пружины». В
итоге транспортер издает жалобный вой, срывает предохранительную шпонку, и ты,
вооружившись длинной кочергой и крепким словом, лезешь в ванну с СОЖ выгребать
центнер металлической путаницы вручную. И то место где ты постоянно ищешь
пластинки и прижимные болтики

14.

15. Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ используются для
внутренней и наружной обработки сложных
деталей и заготовок типа тел вращения.
На
токарных станках
выполняют
традиционный комплекс
технологических
операций: обточку и расточку цилиндрических,
конических
и
фасонных
поверхностей,
нарезание резьбы, подрезку и обработку
торцов,
сверление,
зенкерование
и
Рис. 1 Типовые детали полученные
развертывание отверстий и т. д. Токарные
токарной обработкой с ЧПУ: а – детали
станки с ЧПУ составляют самую значительную
типа втулок; б – деталь Т-образной
формы; в – детали типа дисков,
долю в парке станков с ЧПУ.
фланцев; г – ступенчатый вал; д –
Токарное оборудование применяется при
крупногабаритная кольцевая деталь; е –
средне- и мелкосерийном производстве, где
тонкостенная оболочка
важна высокая точность.
Станки с ЧПУ могут быть оснащены револьверными головками, обеспечивающими
автоматическую смену инструмента. Такое решение позволяет использовать токарное
оборудование в качестве недорогих, многофункциональных систем, способных
выполнять большую часть производственных задач в минимальные сроки при низкой
себестоимости работ.

16.

Токарные станки с ЧПУ имеют две управляемые
координаты: Z- перемещение каретки вдоль оси
шпинделя;
Xперемещение
салазок
перпендикулярно этой оси. На поперечных салазках
установлен
либо
резцедержатель,
либо
револьверная
поворотная
инструментальная
головка, ось вращения которой может располагаться
параллельно оси шпинделя, перпендикулярно или
наклонно. Револьверные головки бывают четырех-,
шести- и двенадцатипозиционные.
4-позиционный
резцедержатель
(ручной)
Инструментальная
головка на 8
инструментов с
внутренней подачей
СОЖ.
Токарные станки с ЧПУ оснащают магазином
инструментов (вместимостью до 20 инструментов),
но их применяют редко, так как практически для
токарной обработки заготовки требуется не более 10
инструментов. Использование большего
числа
инструментов
целесообразно при
обработке
когда
труднообрабатываемых материалов,
инструменты имеют малый период стойкости и при
обработке сложных деталей с большим количеством
операций.
Инструментальный магазин

17. Классификация токарных станков с ЧПУ.

➢ По расположению оси шпинделя - горизонтальные и вертикальные;
➢ По расположению
направляющих:
горизонтальные
оризонталь
вертикальные
наклонные
Горизонтальный токарный станок
с ЧПУ 2480 ENC
Вертикальный токарный
станок с ЧПУ Victor VturnV560

18.

➢ По организации инструментальной системы - с одним или несколькими суппортами,
с револьверной головкой, с суппортом и револьверной головкой, с суппортом и
инструментальным магазином и др;
➢ По числу применяемых во время обработки инструментов (одно- и
многоинструментальные станки);
➢ По виду выполняемых работ - центровые, патронные, патронно-центровые,
карусельные.
Центровые токарные станки с ЧПУ используются для
обработки деталей и заготовок типа валов с криволинейным и
прямолинейным контурами. На таких станках можно
выполнить резьбу резцом по программе.
Патронные токарные станки с ЧПУ применяются для
нарезания резьбы метчиками, зенкерования, сверления,
обточки, развертывания, цекования в осевых отверстиях
деталей типа шкивов, фланцев, крышек, зубчатых колес и
др. Также можно произвести нарезание резцом наружной и
внутренней резьбы по программе.
Токарный вращающийся центр
Патронно-центровые токарные станки с ЧПУ
предназначены для внутренней и наружной обработки
различных не простых деталей и заготовок типа тел
вращения и наделены технологическими признаками
токарных патронных и центровых станков.
Карусельные станки (1512Ф3, 1А512МФ3, 1А516МФ3,
1А525МФ3, 1А521ЛМФ3, 1Л532Ф2) предназначены для
обработки фланцев, дисков, втулок, корпусов сравнительно
больших размеров.
Токарный 6-и кулачковый патрон

19. Токарные обрабатывающие центры с ЧПУ

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр предназначен
для комплексной обработки деталей типа тел вращения в патроне
и центрах.
Точность обработки обеспечивается конструкцией станка
(высокоточные подшипники, линейные направляющие, активные
измерительные системы контроля
инструмента, жесткость и
Обрабатывающий центр с
корпусных
виброустойчивость
базовых
деталей,
револьверной головкой и задней
термосимметричные
конструкции,
влияние
исключающие
бабкой
температурных деформаций и т.д.).
Полная обработка детали за
один установ исключает
погрешности базирования, имеющие
место при традиционной
технологии.
Концентрация операций на одном станке позволяет достичь
ОЦ с силовой бабкой, револьверной ощутимой экономии за счет отказа от изготовления специальной
головкой с осью «Y», с
оснастки для базирования заготовок на смежных операциях.
контршпинделем и люнетом
Примерный перечень типовых деталей, подлежащих обработке на токарнофрезерном обрабатывающем центре:
1) Фланцы с отверстиями, лысками, пазами; 2) корпуса гаек ШВП, токарных
патронов; 3) корпуса фасонных, торцовых фрез; 4) зубчатые колеса до нарезки зуба
(мелкомодульные – с полным циклом операций до термообработки); 5) круглые и
торцевые копиры и другие фасонные детали.

20. Движения в станке

Главное движение
заготовкой.
–
вращение
шпинделя
с
Движения подачи – перемещение
револьверной головкой.
суппортов
с
Вспомогательные
движения
револьверных головок с инструментами.
вращение

21. Основные узлы токарных станков.

22.

Ось токарного станка - виртуальная ось, проходящая через ось вращения заготовки
параллельно станине.
Станина - основная часть, остов токарного станка. Станину, обычно,
изготавливают
цельнометаллической путём отливки из чугуна. Станина крепится к тумбам станка. Большой
вес станины снижает вибрации от электропривода станка и вибрации, возникающие в
процессе обработки деталей. В нижней части станины, внутри или сзади токарного станка
устанавливается двигатель электропривода.
Электрический
шкаф
шкаф,
внутри
которого
расположены
элементы
электрической схемы станка, а на наружной панели включатели главного
электродвигателя,
компрессора
для
охлаждающих
жидкостей,
вольтметр
и
индикаторные лампочки.
Передняя бабка - заключает в себя набор шестерён, рычагов, валов и механизмов для
изменения скорости вращения заготовки и скорости подачи режущего инструмента.
Шпиндель - основной вал вращения заготовки. На шпинделе могут устанавливаться
крепёжные приспособления, такие как патрон, центр, цанга и тому подобные.
Патрон - наиболее распространённое крепёжное приспособление для заготовок.
Суппорт - приспособление для крепления обрабатывающего инструмента и
перемещения инструмента в заданных направлениях.
Задняя бабка - приспособление для крепления заготовки (при обработке в центрах), или для
крепления инструментов, таких например как метчик, плашка при нарезании резьбы и прочих
приспособлений.

23. Станина- массивное чугунное основание, где смонтированы основные механизмы станка. Верхняя часть станины состоит из двух

Станинамассивное чугунное основание, где смонтированы
основные механизмы станка.
Верхняя часть станины состоит из двух призматических и двух плоских
направляющих, по которым передвигаются задняя бабка и суппорт.

24. Шпиндель – это пустотелый стальной вал с отверстием конической формы. Данный узел агрегата по металлу считается самым главным

(многие другие основные узлы станка
созданы для обеспечения работы шпинделя). В нем
имеется отверстие предназначенное для монтажа
разнообразных инструментов , патронов, оправок и т.д.
Под шпинделем располагается конвейерная лента,
которая собирает и выносит стружку обрабатываемого
материала в бак.

25. Револьверная головка

Патрон

26.

На суппорт крепится револьверная головка
(инструментальный барабан), который содержит различные
инструменты для обработки заготовок (сверла, наружные,
внутренние и обрезающие резцы). РГ подвижна, это
позволяет подводить к заготовкам необходимые
инструменты. В РГ вмещается от 8 до 12 инструментов.
.

27. Цеховой Словарь — РЕВОЛЬВЕРНАЯ ГОЛОВКА

Официальное значение: Поворотный исполнительный узел токарного
станка с ЧПУ, предназначенный для быстрой автоматической смены
режущего инструмента без участия оператора.
Реальное значение: Тяжеленная карусель с торчащими во все стороны
оправками и резцами, которая при смене инструмента пролетает в паре
миллиметров от задней бабки или корпуса патрона. В момент ее бешеного
вращения ты невольно втягиваешь голову в плечи и замираешь, молясь,
чтобы длинный расточной резец на позиции №7 в этот раз не зацепил
стенку кабинета и не превратил турель в дорогой вертел.

28. Задняя бабка токарного станка Позволяет надежно фиксировать длинные детали. Служит для крепления разных инструментов (

метчиков, разверток,
сверл и т.д.).

29. Планшайба

Крепление деталей на планшайбе: а — при помощи прихватов; б — при помощи
угольника.

30. Люнеты

Неподвижный (а) и подвижный (б) люнеты:
1 - откидная часть; 2 - винт; 3 - болт; 4 - кулачки; 5 - планка;
6 - гайка
⚫
применяют в качестве дополнительной опоры при закреплении заготовок, у
которых длина выступающей из патрона части составляет 12...15 диаметров
и более. Люнеты подразделяются на неподвижные и подвижные

31. Основные характеристики токарных станков.

Диаметр обработки над станиной D - максимальный диаметр
заготовки,
которую можно установить
и обработать
станке.
на

32.

Расстояние между центрами L - максимальная длина заготовки,
которую можно установить и обработать на станке.

33.

Диаметр отверстия шпинделя d - диаметр отверстия,
которое может пройти заготовка (пруток).
через

34. Система автоматической смазки

Шкаф управления
Система автоматической
смазки

35. Токарные резцы

а — наружное обтачивание проходным отогнутым резцом; б — наружное обтачивание прямым
проходным резцом; в — обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом; г — прорезание
канавки; д — обтачивание радиусной галтели; е — растачивание отверстия; ж и з — нарезание
резьбы наружной и внутренней соответственно

36.

Резец – это однолезвийный инструмент с
вращательным или поступательным главным
движением резания и возможностью движения
подачи в любом направлении

37. Классификация резцов по конструкции режущей части

Цельные
Напайные
(с пластинами из
твердого сплава)
Сборные
(с механическим
креплением МНП)

38. Резцы с механическим креплением сменных многогранных неперетачиваемых пластин

◼
Крепление прихватом сверху;
◼
Крепление винтом;
◼
Прижим рычагом за отверстие;
◼
Прижим клин-прихватом сверху;
◼
Прижим повышенной жесткости.

39. Механическое крепление сменных многогранных неперетачиваемых пластин

◼
◼
◼
Крепление
прихватом
сверху – применяется для
пластин без отверстия;
Крепление винтом – для
пластин с отверстием;
Крепление рычагом за
отверстие
–
высокая
точность базирования, при
недостаточно
плотном
прижиме.

40. Многогранные неперетачиваемые пластины

Изготавливаются
из
твердых
сплавов,
минералокерамики
и
сверхтвердых материалов;
◼ Выпускаются
как
с
покрытием, так и без;
◼ Применяются в различных
видах инструмента;
◼ Формы и размеры пластин
стандартизованы.
◼

41. Обслуживание инструмента

42.

43.

Установка резца на токарном станке
Устанавливают резец в револьверной головке, предварительно найдя
главную режущую кромку и вершину резца. Резец крепится в
резцедержателе не менее чем двумя болтами. Вылет резца из
резцедержателя должен быть минимальным. Он не должен превышать
полуторной высоты стержня резца. Вершина резца должна совпадать
с вершиной центра, установленного в заднюю бабку станка или патрон.
Если вершина оказывается ниже центра, то под стержень помещают
подкладки, подобранные по толщине, но не более трёх. Они должны
располагаться под всей опорной плоскостью резца и не выходить из
резцедержателя.

44.

45.

46.

Величина углов резания, от
правильности его установки. На
рисунке показаны примеры возможных
установок одного и того же резца
относительно линии центров,которые
полностью изменяют углы резания.
При установке резца выше центра (а)
задний угол