Станки с программным управлением

Категория:
Ремонт промышленного оборудования


Станки с программным управлением

Это современное прогрессивное металлорежущее оборудование автоматически, с высокой производительностью и точностью обрабатывает (точением, сверлением, фрезерованием, шлифованием) различные детали, в том числе сложные корпусные. На таком оборудовании автоматически и бесступенчато меняются частоты вращения шпинделей и скорости подач суппортов, столов и других механизмов, которые также автоматически устанавливаются в заданных положениях и закрепляются. Смена режущего инструмента, предварительно настроенного, также происходит автоматически.

Однако на ряде моделей станков с ЧПУ режущий инструмент меняет оператор.

Понятие о программном управлении

При автоматическом управлении станком команды в необходимой последовательности задают программоносителем. Программоносителями могут служить кулачки, копиры, упоры и т. д., по командам которых работают автоматы, полуавтоматы, копировальные станки и др. При смене объекта производства заменяют кулачки, копиры и другие элементы новыми.

В станках с программным управлением применяют программоносители в виде перфокарт, перфолент, магнитных лент, содержащие информацию. Такие программоносители позволяют автоматизировать процесс подготовки программ с меньшими затратами.

На программоносителе может быть представлена геометрическая и технологическая информации. Технологическая информация содержит данные о последовательности ввода в работу различных инструментов, изменение режимов резания, включение и переключение частот вращения шпинделя и др. Геометрическая информация характеризует форму, размеры элементов изделия и инструмента и их взаимное положение в пространстве.

По виду управления станки с программным управлением (ПУ) делят на станки с системами циклового программного управления (ЦПУ) и станки с системами числового программного управления (ЧПУ). В станках с ЦПУ в программоноситель вводят только технологическую информацию, а размерная настройка обеспечивается на станке упорами. В станках с ЧПУ управление осуществляется от программоносителя, на который закодированы как технологические, так и размерные информации.

Применение станков с ЧПУ позволяет высвободить большое число универсального оборудования и обеспечить высокую производительность труда. Однако поддержание этих станков в работоспособном состоянии требует высокой квалификации слесарей-ремонтников, электроников и электриков.

Конструктивные особенности станков с ЧПУ

Известно, что квалифицированный рабочий, хорошо знающий свой станок, может изготовлять на нем высококачественные детали, даже если станок изношен и не соответствует техническим условиям. С другой стороны, малоквалифицированный станочник не всегда умеет обеспечить обработку заготовок с необходимой точностью на хорошем станке. При работе на универсальном оборудовании рабочий, являясь одним из звеньев системы управления, обеспечивает необходимую точность обработки, учитывая и корректируя возникающие отклонения.

Станки с ЧПУ предназначены для универсального использования без участия рабочего. Поэтому к ним предъявляется ряд повышенных требований. С целью повышения жесткости и точности станины, стойки, столы и другие базовые сборочные единицы изготовляют с дополнительными ребрами жесткости, а приводы главного движения и подач выполняют с кинематической цепью минимальной длины с беззазорными зубчатыми и шарико-винтовыми передачами. Последние в сочетании с напрвляющими качения исполнительных механизмов (столов, суппортов и др.) обеспечивают высокую динамическую жесткость, плавность перемещения и стабильность параметров при самых низких скоростях.

В приводах главного движения, механизмах подач для смены инструментов широко используются электромагнитные муфты, позволяющие автоматически переключать скорости, четко переключать передачи, осуществлять реверсирование и торможение. На рис. представлена одна из этих муфт.

Шпиндельные механизмы делают более жесткими за счег увеличения диаметров и усиления опор главным образом подшипниками качения с предварительным натягом. Эти конструкции усложняют еще и тем, что в них встраивают устройства для автоматического зажима и отжима инструментов.

Для точности позиционирования широко используются шаговые электродвигатели в сочетании с гидроусилителями моментов. Передачи в станках с системой ЧПУ выполняются как беззазорные, в том числе и зубчатые, передающие движение исполнительным механизмам.

Беззазорность в зубчатых зацеплениях достигается различными способами, ниже представлены некоторые из них. На рис. 1 показана беззазорная зубчатая передача. Это достигается радиальным сближением прямозубых зубчатых колес и (изменением межосевого расстояния А между валами). Для этого осуществляют разворот эксцентриковой втулки с валом. При этом обеспечивают умеренно плотное сцепление, при котором люфт между зубьями почти не ощутим.

Рис. 1. Устранение зазора в зубчатой передаче радиальным смещением зубчатого колеса (шестерни)

Рис. 2. Схема выборки люфта в беззазорной зубчатой передаче относительным разворотом двух прямозубых колес, сидящих на одной оси

На рис. 2 показана передача, у которой уменьшение люфта между цилиндрическими зубчатыми колесами, и осуществляется разворотом колес и одного вала. Колесо посажено на ступице колеса (которое соединено с валом шпонкой) и скреплено с ним винтами. При этом каждое из колес и работает одним противоположным профилем. Уменьшение зазора в зацеплении производится посредством эксцентрика.

На рис. 3 показана беззазорная зубчатая передача со сдвоенными косозубыми колесами и с промежуточными полукольцами и 6, соединенными винтами и штифтами. Колесо посажено на ступице колеса по скользящей посадке и удерживается от разворота штифтами. Устранение зазора в этом зубчатом зацеплении осуществляют осевым сдвигом колеса относительно колеса, при котором каждый из зубчатых венцов будет контактировать противоположным профилем с широким зубчатым колесом.

Чтобы устранить зазор, ослабляют винты, вынимают полукольца и и затем винтами регулируют сцепление так, чтобы не было ощущение люфта при изменении направления вращения передачи. Далее щупом замеряют расстояние между внутренними торцами колес и с точностью 0,01 мм и по среднему значению трех замеров на разных участках шлифуют полукольца, которые устанавливают на место и закрепляют винты.

Большие эксплуатационные преимущества направляющих качения по точности, жесткости, долговечности, низкому коэффициенту трения, и в частности роликовых

опор с циркулирующими роликами (танкетки), обусловливают все большее их применение на современных станках, в том числе с ЧПУ.

Танкетки изготовляют разных типов и размеров, одна из них представлена на рис. 125. Она состоит из двух обойм, комплекта роликов, двух сепараторов, крепежных винтов, штифтов и направляющей.

Рис. 3. Схема выборки зазора в зубчатом зацеплении осевым сдвигом двух косозубых колес

Рис. 4. Роликовая направляющая качения («танкетка»)

Роликовые опоры, набитые смазкой ЦИАТИМ-201, монтируют на специальных платформах (монтажные подушки) в количестве одной — трех штук в зависимости от нагрузки и длины хода. Обоймы танкеток скрепляют с платформой винтами, при этом добиваются, чтобы рабочие поверхности роликовых опор были строго параллельны плоскости платформ.

На торцах платформ закрепляют войлочные, прорезиненные или металлические стиратели стружки и пыли.

По конструкции роликовые опоры подразделяют на основные, закрепленные на неподвижной платформе, и поджимные, смонтированные на подвижной подушке (в виде клиньев и прижимных планок). Поджимные танкетки имеют регулирование предварительного натяга при помощи тарельчатых пружин и регулирующих элементов (гаек, винтов).

Роликовые опоры, установленные на платформах, подлежат регулированию на заданную нагрузку. Процесс регулирования поджимной опоры заключается в нагружении ее соответствующим грузом на контрольной плите до равномерного прилегания, которое измеряют щупом толщиной 0,03 мм между плоскостью обоймы роликовой опоры и плиты, оставляя гарантированный зазор 0,02—0,03 мм.

В процессе эксплуатации роликовые опоры перемещаются по направляющим, которые состоят из накладных стальных закаленных (HRC58—60) планок, выверенных и зафиксированных на станине. При этом следят за исправностью защитных устройств, предохраняющих направляющие от стружки и грязи.

Токарный станок с числовым программным управлением 16К20ФЗС4

Станок 16К20ФЗС4 предназначен для обработки в полуавтоматическом цикле наружных и внутренних поверхностей и деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем самой различной сложности, а также для нарезания резьбы.

Основание станка — монолитная отливка, на которой установлена станина. В левой нише основания размещена моторная установка, на задней части основания крепится автоматическая коробка скоростей.

Средняя часть основания служит сборником для стружки и охлаждающей жидкости.

Станина коробчатой формы, с поперечными ребрами П-образного профиля. Для перемещения каретки суппорта, (под передвижным щитком) служит неравнобокая призматическая передняя и плоская задняя каленые направляющие. На правой части станины крепится привод продольной подачи.

Привод главного движения включает электродвигатель, автоматическую девятискоростную коробку скоростей, переднюю бабку, соединенные клиноременными передачами. В шпиндельной бабке предусмотрено переключение вручную рукояткой трех диапазонов скоростей, что вместе с девятьюскоростной коробкой скоростей обеспечивает получение частот вращения шпинделя от 12,5 до 2000 об/мин.

Рис. 5. Общий вид токарного станка 16К20ФЗС4:
1 —передняя бабка, 2— рукоятка установки диапазона скоростей шпинделя, 3 — пульт управления, 4 — шестипозиционная резцедержавка, 5 — каретка суппорта, 6 — задняя бабка. 7— рукоятка зажима задней бабки, 8 — шкаф с электросиловой аппаратурой, 9 — устройство исходного нулевого положения, 10 — передача винт—гайка качения продольного перемещения, 11 — квадрат под ключ для ручного продольного перемещения суппорта, 12 — привод продольного перемещения суппорта, 13 — шаговый электродвигатель, 14 — гидростанция, 15 — гидроусилитель моментов, 16 — поперечные салазки суппорта, 17 — станина, 18 — основание, 19 — система ЧПУ

Привод-поперечной подачи монтируется на задней стороне каретки суппорта и включает шаговый двигатель с гидроусилителем, одноступенчатый редуктор и передачу винт — гайка качения.

Суппорт и каретка — традиционного типа, отличаются увеличенной высотой каретки суппорта для повышения жесткости и возможности установки шарикового винта поперечной подачи диаметром 40 мм.

Рис. 6. Схема регулировки натяжения ремней привода главного движения станка 16К20ФЗС4

Поворотная резцедержавка — шестипозиционная (с горизонтальной осью вращения), в которой устанавливается шесть резцов-вставок (инструментальных блоков), предварительно настроенных на заданные размеры вне станка.

Гидрооборудование станка включает гидростанцию с резервуаром для масла емкостью 100 л, регулируемым насосом, приводным электродвигателем и элементами фильтрации и охлаждения, гидроусилителями моментов продольного и поперечного ходов суппорта, магистральными трубопроводами, соединяющими сборочные единицы станка и аппаратуры.

Система ЧПУ обеспечивает перемещение суппорта по двум координатам, автоматическое переключение девяти скоростей шпинделя, индексацию шестипозиционного резцедержателя с автоматическим поиском требуемой позиции, а также выполнение ряда вспомогательных команд.

Работа гидропривода происходит в соответствии с подачей электрических команд от системы управления (ЧПУ) к шаговым двигателям.

При отработке шаговым электродвигателем (ШД) какого-то числа электрических импульсов происходит поворот через муфту входного вала и смещение посредством резьбового соединения следящего золотника гидроусилителя на соответствующую величину. Масло под давлением через щели следящего золотника и распределительного диска воздействует на поршни ротора гидроусилителя, который поворачивает выходной вал пропорционально величине открытия щелей.

Рис. 7. Схема привода от ШД с гидроусилителем и гидромотором

За счет энергии масла, подводимого к гидроусилителю, электрические сигналы малой мощности, поступающие на вход шагового электродвигателя, многократно усиливаются и преобразуются в синхронные (по отношению к валу шагового двигателя), вращение выходного вала гидроусилителя происходит с крутящим моментом, необходимым для перемещения рабочих (исполнительных) органов. При этом величина угла поворота выходного вала гидроусилителя определяется числом поданных импульсов, а скорость — частотой их следования. На данном станке каждый импульс обеспечивает линейные перемещения суппорта на 0,01 мм, а число импульсов составляет до 1000 в минуту, благодаря которым создаются различные скорости подач.

Техническое обслуживание и ремонт

Выше рассматривались причины отказов (неисправностей) механизмов станка 16К20 и способы их устранения. Большая часть этих отказов присуща и станку 16К20ФЗС4. Поэтому ниже приведены только некоторые технологические процессы регулировок, осуществляемых при техническом обслуживании, относящиеся только к этому станку с ЧПУ.

Регулировка натяжения ремней привода главного движения осуществляется следующим образом:

1. Натяжение ремней, идущих от шкива автоматической коробки скоростей (АКС) к шкиву передней бабки, регулируют смещением АКС по горизонтальной поверхности кронштейна. Для этого предварительно ослабляют гайки, регулируют натяжение винтом и затем закрепляют гайки.

2. Натяжение ремней, передающих вращательное движение от электродвигателя к АКС, осуществляют смещением подмоторной плиты по вертикали гайкой, предварительно ослабив и затем закрепив болты. Натяжение ремней в зависимости от натяжения ремней можно регулировать вертикальным перемещением кронштейна вместе с АКС. Для этого ослабляют гайки 8, регулируют натяжения ремней винтом и закрепляют ослабленные гайки.

3. Натяжение ремня (от электродвигателя к смазочной станции) производят смещением плиты при помощи рычага (на рисунке не показан). Для этого ослабляют болты, смещают станцию и закрепляют.

Техническое обслуживание передач винт — гайка качения ВГК

Долговременная эксплуатация передач ВГК обеспечивается высококачественной смазкой. Обязательным требованием к смазке является чистота (отсутствие посторонних частиц) и высокие антикоррозионные свойства.

Для смазки передач ВГК пользуются консистентной смазкой ЦИАТИМ-201. Передача должна быть защищена от попадания абразивной пыли, стружки и эмульсии.

Регулировкой натяга создают оптимальную жесткость и соответствующий ей расчетный крутящий момент холостого хода. При недостаточном натяге появляются недопустимые люфты, нарушается плавность перемещения сборочных единиц станка и снижается точность обработки изделий.

Станки с ЧПУ, имеющие замкнутую систему управления, т. е. датчики обратной связи, при появлении зазора могут останавливаться или движение их сборочных единиц будет прерывистым.

Чрезмерный натяг приводит к защемлению тел качения, в результате чего появляются излишние напряжения в передаче, увеличиваются необходимые усилия на перемещение механизмов, повышается нагрев, не обеспечивается заданная скорость подачи, станки «захлебываются» — возможна остановка.

При проведении технического обслуживания и планового ремонта станка необходимо каждый раз безошибочно анализировать работу шариковинтового механизма. Для этого выявляют и измеряют «мертвый ход» привода всех механизмов (привода стола, каретки, суппорта, шпиндельной бабки и др.).

Суммарный «мертвый ход» отсчитывают по индикатору, установ ленному так, чтобы ось индикатора, проходящая вдоль измерительной иглы, совпадала с направлением предполагаемого перемещения конечного звена привода (стола, каретки, суппорта и др.). После установки индикатора подают определенное число импульсов (10—15) от пульта управления станка, затем переключают направление подачи на противоположное и после подачи аналогичного числа импульсов определяют величину, на которую стрелка индикатора не вернулась на нулевую отметку.

Суммарный «мертвый ход» регламентирован и должен соответствовать величине, указанной в руководстве по эксплуатации или в акте технической приемки станка. Замер «мертвого хода» необходим для выявления целесообразности проведения регулировки передачи ВГК. Для регулировки передач осуществляют частичную разборку станка с целью доступа к нужному механизму.

Выборка зазора и регулировка натяга в паре ВГК поперечного перемещения суппорта производится поворотом полугайки относительно полугайки с помощью шестерни (на внутреннем венце 73 зуба, на наружном — 72).

Поворот шестерни на один зуб относительно полугайки приводит к осевому смещению на мкм. Гайка защищена уплотнениями, поддерживаемыми крышкой и шестерней.

Регулировку натяга осуществлять в таком порядке:
— отвернуть винты и снять крышку;
— вывести шестерню из зацепления с полугайкой и корпусом;
— повернуть шестерню относительно корпуса и полугайки на необходимое число зубьев и ввести в зацепление только с полугайкой
— довернуть шестерню, а с ней и полугайку до того момента, пока наружный венец шестерни не будет иметь возможность войти в зацепление с венцом корпуса
— после окончательной регулировки натяга надеть крышку и притянуть винтами;
— проверить динамометром момент холостого хода, который должен быть кгс-см.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум