Введение
1. Устройство и принцип действия координатно-расточных станков
2. Расчет критериев
2.1 Критерии развития технических объектов
2.2 Расчет критериев
2.3 Определение изменения критериев
3. Перспективы развития координатно-расточных станков
Заключение
Список литературы
Введение
Расточные станки предназначаются для обработки деталей в условиях единичного и серийного производства. Это широкоуниверсальные станки, на которых можно производить черновое и чистовое растачивание отверстий, обтачивание наружных цилиндрических поверхностей и торцов отверстий, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий, фрезерование плоскостей, нарезание резьбы и другие операции. Большое разнообразие различных видов обработки, производимой на расточных станках, позволяет в ряде случаев проводить полную обработку детали без перестановки её на другие станки, что особенно важно для тяжёлого машиностроения.
Характерной особенностью расточных станков являются наличие горизонтального (или вертикального) шпинделя, который совершает движение осевой подачи. В шпинделе крепится режущий инструмент – борштанга с резцами, сверло, зенкер, фреза, метчик и др. Широкое применение получают расточные станки с программным управлением, сокращающим время их переналадки, повышающим производительность труда и качество обработки.
В зависимости от характера выполняемых операций, назначения и конструктивных особенностей расточные станки подразделяют на универсальные и специализированные. В свою очередь, универсальные станки разделяются на горизонтально-расточные, координатно-расточные и алмазно-расточные (отделочно-расточные). Для всех типов станков наиболее существенным параметром, определяющим все основные размеры станка, является диаметр расточного шпинделя.
Устройство и принцип действия координатно-расточных
станков
Координатно-расточные станки предназначены для обработки отверстий с точными координатами. Станки этого типа имеют два исполнения: одностоечное (рис.1, а) и двухстоечное (рис.1, б). Основными частями одностоечного координатно-расточного станка являются станина 1, стойка 2, расточная головка 3, стол с салазками 4. Двухстоечный координатно-расточный станок 2Е470А имеет следующие основные части: станину 1, стойки 2, расточные головки 3, траверсу 4, рабочий стол 5.
Обрабатываемую деталь закрепляют на плоскости стола, режущий инструмент – в шпинделе расточных головок. В зависимости от высоты обрабатываемой детали траверсу и расточную головку устанавливают на определённую высоту и закрепляют. Установка шпинделя на заданные координаты осуществляется перемещением стола в двух взаимно перпендикулярных направлениях (при работе на одностоечном станке) или перемещением стола в продольном направлении по направляющим станины и расточной головки в поперечном направлении по траверсе (в случае работы на двухстоечном станке портального типа). Особенностями конструкции, монтажа и обслуживания координатно-расточных станков являются:
наличие корригирующих устройств, компенсирующих погрешность шага ходового винта (на станках старых моделей);
применение оптических устройств для отсчёта координат; использование роликовых направляющих, воспринимающих массу салазок, стола, изделия и силу резания;
высокая точность обработки деталей и сборки узлов и высокое качество обрабатываемой поверхности; хорошая виброустойчивость и массивный фундамент; постоянная температура в помещении в пределах (201,5) С;
высокая квалификация рабочих, обслуживающих станки; минимальные и регламентированные припуски на обработку отверстий.
Рис.1. Координатно-расточные станки:
а – одностоечный: 1 – станина, 2 – стойка, 3 – расточная головка, 4 – стол с салазками;
б – двухстоечный: 1 – станина, 2 – стойки, 3 – расточные головки, 4 – траверса, 5 – рабочий стол
Одностоечные вертикальные координатно-расточные станки предназначены для обработки отверстий с точным расположением осей, размеры между которыми заданы в прямоугольной системе координат.
Кроме того, на станке также возможно:
нарезание резьбы;
чистовое фрезерование поверхностей торцевыми или концевыми фрезами;
подрезка торцов;
разметка и контроль линейных размеров на деталях.
Поворотные столы, поставляемые со станками, позволяют производить обработку отверстий, заданных в полярной системе координат, а также взаимно перпендикулярных и наклонных отверстий и плоскостей.
В условиях нормальной эксплуатации станки обеспечивают точность межцентровых расстояний при обработке в прямоугольной системе координат до 0,06 мм.
Станки комплектуются разнообразным инструментом и принадлежностями для сверления и растачивания отверстий, резьбонарезания, фрезирования и разметки:
цанговый с комплектом цанг,
сверлильный,
резьбонарезной,
расточный.
втулки переходные для инструмента с конусом Морзе
оправки для фрез
набор борштанг
универсальный резцедержатель и резцедержатель с точной подачей
микроскоп-центроискатель, оправка-центроискатель
керн пружинный
центр установочный
широкий набор резцов расточных, сверл, развёрток, фрез, метчиков.
Координатно-расточный станок мод.2Е450
Станок мод. 2Е450А – одностоечный с размерами стола 630х1120 мм, оснащённый оптической измерительной системой с экранным отсчётом, устройством для предварительного набора координат, автоматическим остановом стола и салазок в заданных положениях с помощью фотоэлектрического нуль-индикатора. Эталонами длины являются плоские стеклянные штриховые меры. Период вращения шпинделя осуществляется от регулируемого электродвигателя постоянного тока через трёхступенчатую коробку скоростей. В пределах каждой ступени частота вращения шпинделя регулируется бесступенчато в пределах 50-2500 об/мин. Подача шпинделя также регулируется бесступенчато с помощью фрикционного вариатора. Имеется механизм автоматического отключения подачи шпинделя на заданной глубине. Предусмотрены механические зажимы стола и ручной зажим шпиндельной бабки. Точность установки координат 0,004 мм, точность диаметра расточенного отверстия допускается не более 0,005 мм.
Координатно-расточный станок мод.2Д450
Одностоечный координатно-расточный станок мод. 2Д450 с рабочей поверхностью стола 630х1120 мм. оборудован оптическими устройствами, позволяющими отсчитывать целую и дробную части координатного размера. Станок может использоваться как в инструментальных, так и в производственных цехах для точной обработки деталей без специальной оснастки. В условиях нормальной эксплуатации станок обеспечивает точность установки межцентровых расстояний в прямоугольной системе координат 0,004 мм. и в полярной системе – 5 угловых секунд. Точность расстояний между осями отверстий, обработанных в нормальных для координатного растачивания условиях, 0,006 мм.
Установка оси отверстия на изделии относительно оси шпинделя на требуемую координату осуществляется движением стола или салазок, перемещение которых контролируется специальным оптическим устройством. Последнее базируется на точных линейках, закрепляемых в одном случае на столе (подвижная линейка), в другом – на станине (неподвижная линейка). Линейка стола имеет 1000 высокоточных делений через 1мм., линейка станины – 630 делений. Штрихи проектируются на матовый экран с 75-кратным увеличением. Для оценки сотых долей одного интервала линейки в плоскости экрана имеется шкала со 100 делениями. Для получения отсчёта большой точности на экране имеется дополнительная шкала, позволяющая производить отсчёт до 0,001 мм.
Рис. 2. Кинематическая схема станка мод. 2Д450
На рис.2 показана кинематическая схема станка мод. 2Д450. Цепь главного движения определяет вращение шпинделя с режущим инструментом, которое осуществляется от регулируемого электродвигателя постоянного тока 1 через ременную передачу 2-3, вал I, зубчатые колёса 6-7, вал II, колёса или 7-10 на шпиндель III. Частота вращения шпинделя изменяется бесступенчато путём регулирования электродвигателя 1 в пределах 700-2800 об/мин. Переключение ступеней частоты вращения двухступенчатой коробкой скоростей производится маховичком 11 через цепную передачу 4-5. Частота вращения контролируется тахогенератором, установленным на валу I.
Вертикальная подача гильзы, шпинделя осуществляется от отдельного электродвигателя 17 постоянного тока с широким диапазоном регулирования. Вращение через червячную передачу 18-19, шлицевый вал IV, зубчатые колёса 20-21, вал V и червячную пару 22-23, фрикционную муфту с рейкой 25 гильзы шпинделя. Рукоятками 40 при выключенной муфте можно вручную производить подъём или опускание гильзы шпинделя. Для более точных перемещений гильзы имеется маховичок 41, связанный с валом V коническими колёсами 42-43. Автоматическое выключение подачи гильзы шпинделя при достижении заданной глубины сверления осуществляется отключением 17 микропереключателем.
Установочное перемещение шпиндельной головки производится от асинхронного электродвигателя 12 через червячную передачу 13-14 и реечную 15-16. Перемещение заготовки в прямоугольной системе координат производится за счёт перемещения стола в продольном направлении и салазок – в поперечном от двух независимых электродвигателей постоянного тока 44 и 26 через аналогичные червячные передачи 27-28 и 31-32, конические передачи 35-36 и 37-38, реечные передачи 29-30 и 33-34.
Для закрепления стола, салазок и шпиндельной головки в нужных положениях применены унифицированные зажимы.
Таблица 1.
Модельный ряд координатно-расточных станков
| Модель | Характеристики |
| 2А450 | Станок с оптической системой отсчёта координат по осям X и Y |
| 2А450АФ10, 2Д450АФ10 | Станки с электронной отсчётно-измерительной системой, включающей устройство цифровой индикации, по осям X и Y. Режим электронного маховика. |
| 2Л450АФ11-01 | Станок с устройством цифровой индикации по осям X, Y и Z и предварительным набором координат по осям X и Y. Предусмотрен следящий режим позиционирования и режим электронного маховика с дискретностью перемещения стола 0,001 и 0,01 мм |
| 2Е450АФЗ0 | Станок с устройством ЧПУ, с возможностью задания программы обработки в диалоговом режиме по осям X и Y и цифровой индикацией координат по оси Z. |
| 2Л450АФ4 | Станок с устройством ЧПУ, с контурной обработкой по осям X , Y и Z. Графический монитор позволяет производить отладку программ без движения по осям. Программы обработки деталей могут быть подготовлены в диалоговом режиме стандартными текстовыми файлами или автоматизированными системами. |
2. Расчет критериев
2.1 Критерии развития технических объектов
Среди параметров и показателей, характеризующих любой технический объект, всегда имеются такие, которые на протяжении длительного времени имеют тенденцию монотонного изменения или тенденцию поддержания на определенном уровне при достижении своего предела. Эти показатели всеми осознаются как мера совершенства и прогрессивности, и они оказывают сильное влияние на развитие отдельных классов технических объектов и техники в целом.
Такие параметры и показатели называют критериями развития технических объектов. Об их важности можно судить по тому факту, что технический прогресс в области любых технических объектов обычно заключается в улучшении одних критериев без ухудшения (во всяком случае без значительного ухудшения) других. При формировании системы критериев развития должен удовлетворяться ряд условий:
измеримости: за критерий развития может быть принят только такой параметр технического объекта, который допускает возможность количественной оценки по одной из шкал измерений;
сопоставимости: критерий развития должен иметь такую размерность, которая позволяет сопоставлять технические объекты разных времен и стран;
исключения: за критерии развития могут быть приняты только такие параметры технического объекта, которые в первую очередь характеризуют его эффективность и оказывают определяющее влияние;
минимальности и независимости: вся совокупность критериев развития должна содержать только такие критерии, которые не могут быть логически выведены из других критериев и не могут быть их прямым следствием.
Оценка технического уровня и качества изделия осуществляется путем сопоставительного (сравнительного) анализа в следующем порядке:
выбирается базовое изделие (идеальный вариант, аналог или прототип);
выявляются численные значения основных технико-экономических показателей оцениваемого и базового изделий:
рассчитываются уровни относительных показателей технического уровня и качества;
рассчитывается величина обобщенных показателей технического уровня и качества изделий.
Следует отметить, что главное условие сравнения оцениваемого и базового изделия - сопоставимость элементов изделий, идентичность функционального назначения.
В качестве базового изделия для сопоставления выбирают наилучший, реальный образец данного вида и типоразмера изделий, имеющийся в мировой практике. Он может быть как отечественным, так и зарубежным и именуется аналогом. Иногда при решении задач по модернизации изделий данного вида в качестве базового изделия принимают изделия-прототип, которое совершенствуется путем устранения имеющихся недостатков.
В отдельных случаях в качестве базового изделия может быть принято оборудование будущего - идеальный вариант. Показатели, характеризующие идеальный вариант по техническому уровню и качеству, рассчитываются, исходя из законов развития техники данного вида по критериям развития.
При оценке технического уровня и качества изделий значения основного размерного параметра (производительность, рабочая поверхность, полезный объем и т.д.) не должны отличаться от такового для базового изделия более чем на 20 %.
2.2 Расчет
Таблица 2.
Технические данные координатно-расточных станков с рабочей поверхностью стола 630х1120 мм
| Год выпуска | Модель станка | Наибольший диаметр сверления/растачивания, мм | Вылет шпинделя, мм | Наибольшее расстояние от торца до рабочей поверхности стола, мм | Пределы частот вращения шпинделя, об/мин | Мощность, кВт | Масса, кг | Габариты | ||
| Длина, мм | Ширина, мм | Высота, мм | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 11 | 12 |
| 1968 | 2А450 | 30/250 | 710 | 750 | 50-2000 | 2,0 | 7800 | 2670 | 3305 | 2660 |
| 1973 | 2Д450 | 30/250 | 710 | 800 | 50-2000 | 2,2 | 7800 | 3305 | 2705 | 2800 |
| 1978 | 2450А | 40/250 | 715 | 750 | 32-2000 | 6,3 | 7920 | 2430 | 2750 | 3400 |
| 1983 | 2Е450АФ1-1 | 30/250 | 710 | 770 | 10-2000 | 7,2 | 8500 | 2760 | 2765 | 3000 |
| 1990 | 2Е450А | 30/250 | 710 | 770 | 10-2500 | 7,2 | 8050 | 3350 | 2500 | 2885 |
| 1992 | 2Е450АФ30 | 30/250 | 710 | 770 | 10-2500 | 7,2 | 8000 | 2760 | 2980 | 2980 |
Анализируя представленные данные, можно составить номенклатуру критериев развития координатно-расточных станков. Произведем расчет исследуемых критериев, результаты вычислений которых представлены в таблице 2.
1.Удельная материалоёмкость.
где: Км- удельная материалоёмкость. (кг / мм.)
М – масса (кг)
N – величина главного параметра (мм).
2.Удельная энергоемкость.
где: Еу - удельная энергоемкость (кВт/м);
P – мощность (кВт);
N – величина главного параметра (м).
3.Удельная площадь, занимаемая станком.
где: Sy – удельная площадь занимаемая т.о. (м2/ м)
S – площадь занимаемая станком (м2)
N - единица главного параметра (м)
4. Единица мощности электродвигателя, приходящейся на единицу массы станка.
Таблица 3. Критерии развития.
| Год | Удельная материалоемкость, кг/мм | Удельная энергоемкость, кВт/м | Единица мощности на единицу массы, Вт/кг | Удельная занимаемая площадь, м2/м |
| 1968 | 31,2 | 8 | 0,25 | 35,29 |
| 1973 | 31,2 | 8,8 | 0,28 | 35,76 |
| 1978 | 31,68 | 25,2 | 0,79 | 26,73 |
| 1983 | 34 | 28,8 | 0,84 | 30,52 |
| 1990 | 32,2 | 28,8 | 0,89 | 33,5 |
| 1992 | 32 | 28,8 | 0,9 | 32,8 |
По полученным данным критериев развития построим графики, благодаря которым можно проследить тенденцию изменения критериев и сделать прогноз на 2007 год.
2.3 Определение изменения критериев
Удельная энергоёмкость
Учитывая изменение значений удельной энергоемкости станка, можно проследить тенденцию увеличения данного параметра. С помощью метода аппроксимации можно сделать прогноз на 2007 год, значение параметра составит 45 кВт/м.
Удельная материалоёмкость
С помощью метода аппроксимации тенденций находим уровень критерия в 2007 году. С определенной долей вероятности мы можем утверждать, что значение критерия составит 32 кг/мм.
Единица мощности на единицу массы
Полученная кривая свидетельствует об очевидном росте единицы мощности, приходящейся на единицу массы координатно-расточного станка. Прибегая к помощи метода аппроксимации, можно предположить возможное значение данного параметра в 2007 году, которое составит 1,42 Вт/кг.
Удельная занимаемая площадь
С помощью метода аппроксимации тенденций находим уровень критерия в 2007 году. С определенной долей вероятности мы можем утверждать, что значение критерия снизится и составит 30 м2/м.
3. Перспективы дальнейшего развития координатно-расточных
станков
Модернизация КРС
В настоящее время в российской промышленности имеется большой парк морально и физически устаревших координатно-расточных станков моделей 2А450, 2Д450, 2Е450 и их модификаций. Возраст этих станков достигает 30-40 лет, поэтому их конструкционные решения не отвечают современным требованиям, предъявляемым к станкам. Кроме того, высокий износ узлов и потеря точностных параметров вызывают проблемы с их эксплуатацией. Всё это требует обновления станочного оборудования, но большинство предприятий в современной экономической обстановке не имеют для этого достаточных средств. Поэтому в данных условиях экономически целесообразно производить модернизацию имеющегося оборудования, в результате чего потребитель получал бы современный станок, в конструкции которого был бы воплощён многолетний опыт производства станков, соответствующий всем требованиям к точечности (для данного станка), оснащённый современными комплектующими и системами управления. При этом заказчик, сдав станок на модернизацию, может не ждать когда пройдёт весь производственный цикл модернизации станка, а получить модернизированный станок данной модели (или станок другой модели) из имеющегося на заводе задела по станкам. При этом из цены приобретенного станка будет вычитаться оценочная стоимость сданного станка.
Основными составляющими модернизации координатно-расточных станков c ручным управлением в общем случае являются:
установка электронной отсчётно-измерительной системы, включающей в себя фотоэлектрические преобразователи линейных перемещений типа ЛИР и устройство цифровой индикации взамен оптических отсчётных устройств;
использование программируемого контроллера для построения схемы электроавтоматики станка взамен релейной схемы управления;
шариковые винтовые пары и регулируемые высокомоментные электродвигатели постоянного тока в приводах перемещений стола и салазок взамен зубчато-реечных передач, простых регулируемых электродвигателей постоянного тока и червячных редукторов;
установка пневмозажимов стола и салазок вместо электромеханических зажимов;
механизация перемещения шпиндельной коробки;
применение конструкции привода перемещения гильзы с регулируемым двигателем постоянного тока.
Заключение
В своей курсовой работе я разработал номенклатуру критериев развития для координатно-расточных станков с поверхностью стола 630х1120мм, взяв за главный параметр наибольший диаметр растачивания. Проанализировал динамику этих критериев по годам выпуска станков. Выяснил, за счёт каких факторов произошло изменение значений критериев. Дал схему станка, описал его устройство, принцип работы. Проанализировал зависимость удельных показателей (удельной энергоемкости, материалоемкости) от размеров станка.
Дал прогноз значений критериев на 2007 год. Числовые значения показателей привёл в табличной и графической форме. Работу я закончил описанием перспективы развития координатно-расточных станков.
Список литературы:
Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. - М: Машиностроение, 1988, -368с.
Белик В.Г. Технический уровень машин и аппаратов: пути его повышения. - Киев, Техника, 1991.-200с.
Могунов В.И. Металлорежущие станки. Краткий справочник. - М.: Госинти, 1964. -505с.
Номенклатурный справочник. Универсальные металлорежущие станки, выпускаемые предприятиями Минстанкопрома в 1978-1979 г. - М.: НИИМАШ, 1968. - 219с.
Металлорежущие станки. Каталог-справочник. Ч.3 - Станки сверлильно-расточной группы - М.: НИИМАШ, 1973.
Металлорежущие станки. Каталог-справочник. Ч.2 - Станки сверлильно-расточной группы. - М.: НИИМАШ, 1965.
Металлорежущие станки. Под ред. В.Э. Пуша.-М.: Машиностроение, 1986. -571с.
СССР Минстанкопром. Универсальные металлообрабатывающие станки, выпускаемые предприятиями Минстанкопрома в 1973-1974 г. Номенклатурный справочник. - М.: НИИМАШ, 1973. -173с.
СССР Минстанкопром. Универсальные металлообрабатывающие станки, выпускаемые предприятиями Минстанкопрома в 1970 г. Номенклатурный справочник. - М.: НИИМАШ, 1970.- 123с.
Металлорежущие станки. Номенклатурный каталог. Ч. 1. 1992-1993 г. - М.: ЭНИМС, ВНИИТЭМР, 1992.
Рассмотрение кинематической схемы и особенностей настройки настольных (обработка отверстий малого диаметра), вертикальных (одно-, многошпиндельные с постоянными и переставными шпинделями), радиальных, горизонтальных и сверильно-центровальных станков.
Технологическое назначение станка, анализ схем обработки и методов формообразования поверхностей деталей. Функциональные подсистемы проектируемого модуля. Разработка кинематической схемы модуля. Расчёты и разработка конструкции модуля с применением ЭВМ.
Инструмент для токарных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Инструмент для сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ. Устройства для настройки инструмента. Особенности и классификация устройств для автоматической смены инструмента.
Металлорежущий станок модели 7В36: предназначение, кинематическая схема. Расчет автоматической коробки скоростей: построение структурной сетки, графика чисел оборотов; определение чисел зубьев шестерен. Компоновка АКС с использованием фрикционных муфт.
Стандартная система координат станка с числовым программным управлением. Направления стандартной системы координат различных видов станков. Методика и условные обозначения осей координат и направлений перемещений на схемах агрегатных станков с ЧПУ.
Система классификации и условных обозначений фрезерных станков. Теория металлорежущих станков. Копировально-фрезерные станки для контурного и объемного копирования с горизонтальным шпинделем. Создание научной и экспериментальной базы станкостроения.
Классификация станков сверлильно-расточной группы, которые предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий в сплошном материале. Принцип их работы и схемы построения вертикально-сверлильных, радиально-сверлильных, координатно-расточных станков.
Классификация станков для обработки металлов резанием по технологическим признакам. Буквенное и цифровое обозначение моделей. Общая характеристика радиально-сверлильных станков. Назначение, устройство, принцип работы станка 2А554 и его технические данные.
Особенности и требования, предьявляемые к коробкам скоростей. Выбор оптимальной компоновки кинематической схемы привода станка. Подбор шлицевых соединений, подшипников, системы смазки для проектирования коробки скоростей вертикально-сверлильного станка.
Состав технических устройств контроля ГПС, распространенные средства прямого контроля с высокой точностью заготовок, деталей и инструмента. Модули контроля деталей вне станка. Характеристика и возможности координатно-измерительной машины КИМ-600.
Режимы резания. Траектория движения инструментов. Определение комплекта инструментов. Кинематическая схема коробки скоростей. График частот вращения. Выбор двигателя. Выбор технологического оборудования. Краткая техническая характеристика станка.
Устройство и принцип действия зубострогальных станков. Нарезание конических зубчатых колес на специальных зуборезных станках. Технические характеристики станков. Цикл работы станка при чистовом зубонарезании. Перспективы развития станочного оборудования.
Координатный станок может иметь от 3 и более осей. В простейшем случае это горизонтальное, вертикальное и вращательное движение. Оптимальным решением являются 5-координатные системы, позволяющие обрабатывать большинство сложных изделий. Для более специализированного применения к существующим осям могут добавляться еще наклонные либо поворотные механизмы.
Назначение многоосевых систем
Координатный станок имеет независимые оси, ориентирующие одновременно инструмент и деталь относительно него. К дополнительным осям относят противошпиндельный узел, поворота стола, механизмы выгрузки и загрузки заготовок. Управление осуществляется от контроллеров станка.
Координатный станок имеет такое название благодаря точности нанесения отверстий на поверхности обрабатываемой детали вдоль какой-либо оси системы. Как правило, стол перемещается по двум координатам, а инструмент движется вертикально по третьей. Добавим возможность вращения самой детали и изменение наклонной поверхности.
Координатный станок снабжается двумя дополнительными осями перемещающие сам инструмент в двухкоординатной системе, что позволяет выполнять даже самые сложные пазы и отверстия.
Классические обозначения
Все координатные станки с ЧПУ стараются изготавливать со стандартными именами осей. Однако производитель может менять буквенное обозначение по своему усмотрению. Сложилось так, что горизонтальное перемещение ассоциируется с латинской буквой X, Y чаще выполняет роль вертикальной проекции, но на 5-координатных системах эта ось является вторым направлением движения стола.
Перемещение по вертикали и по направлению движения инструмента к детали обозначают латинской буквой Z. Причем увеличение счета положения происходит при направлении от заготовки. C осью чаще именуют вращательное движение, чаще такое обозначение используется при цилиндрической обработке.
Дополнительные оси назначаются согласно продолжению алфавита. Однако диску вращения инструмента присваивается буква A. Противошпиндель именуется буквой E. Дальнейшие наименования производитель станка выбирает согласно своим предпочтениям.
Разнообразие вариантов осевых систем
Координатно-фрезерный станок становится более дорогостоящим с каждой добавленной осью. Перемещение самого инструмента по двум координатам дает большие возможности для реализации реза в труднодоступных местах. Однако это должно быть оправдано с точки зрения технологии.
Часто дополнение вращения самого инструмента снижает прочность всей конструкции и такие системы становятся менее долговечными. Чем меньше присутствует кинематических связей, тем надежнее становится станок и он способен обрабатывать более жесткие материалы. Более рациональным решением будет не дополнять вращение инструмента, а выбрать модели с поворотным столом.
При последнем варианте станка вращается более крупный узел, но такая модель будет, несомненно, дороже. Однако сохраняется важная характеристика координатно-расточного станка: жесткость конструкции и надежность. Снижается этот параметр при обработке деталей по весу превышающие нормально допустимые параметры.
Возможности многоосевых систем
Позволяет получать сложные детали:
- Бобышки, отверстия нестандартной формы.
- Фасонные поверхности, корпусные изделия.
- Зубчатые колеса, шестерни, крыльчатки, роторы.
- Без труда отрабатываются ребра жесткости.
- Отверстия в любой проекции под различными углами, пазы, резьбы.
- Все сложные детали, требующие криволинейной обработки.
- За один цикл можно обработать полностью всю поверхность заготовки.
В последнее время широко применяются вакуумные столы для удержания обрабатываемой детали за счет всасывания воздуха. Классические крепления уже не используются, что сокращает время на извлечение и установку новой заготовки.
Полный процесс производства
Координатно-фрезерный станок с ЧПУ работает по стандартному алгоритму. Сначала создается модель будущей детали на бумаге или персональном компьютере. Далее следует перенос размеров и контуров через приложение в понимаемый машиной вид векторной графики. Программист задает направление движения инструмента, вставляет технологические паузы. Выбирает тип инструмента, скорость обработки, точность позиционирования вращающихся осей.
После преобразования модели в машинные коды станок готов выполнять нарезку детали. Но перед этим следует отладка программы. Сначала проводится 3D-отработка перемещений и контроль получаемого результата. Затем на ограниченной подаче запускают цикл автоматики без вращения главного узла - шпинделя. Если все проходит гладко и без отклонения траектории движения, то начинают нарезку детали.
Следует помнить, что ни один ЧПУ-станок не может физически иметь защиту от невежд. В лучшем случае производители предусматривают мягкие предохранительные муфты от механических повреждений. Но даже такая малая поломка может привести к длительному простою оборудования. Поэтому все цифры, вносимые в программу обработки, должны быть осмысленными и рассчитанными. Аналогично действуют при добавлении корректоров на износ инструмента и компенсацию люфтов.
Инструменты для создания программ и экспорта в станок
Координатный станок, как и обычный, имеет внутреннюю память и набор стандартных интерфейсов, позволяющих «заливать» управляющие программы через разъемы: USB, COM, Flash-картой, Ethernet, беспроводными методами. Все перечисленные способы записи программ являются опциями и добавляют нагрузку к стоимости оборудования. В простейшем случае управлять станком можно через старенький ПК посредством установленной управляющей платы и соответствующего приложения. Эта реализация является самой доступной, но для организации правильной работы всех узлов требуются немалые знания в области станкостроения.
Для создания управляющих кодов используются CAD/CAM приложения. Выбор их огромен, существуют и бесплатные варианты от ведущих производителей станков. Однако при серийном производстве деталей требуется целый отряд работников, состоящий из проектировщика, программиста, технолога-наладчика и ремонтника. Как показала практика, один человек не сможет одновременно заниматься автоматизированным циклом и вносить доработки в текущий процесс обработки. С помощью приложений такая возможность частично возникла, но пока не существует универсального средства, исключающего человеческое участие в расчетах параметров конечного продукта.
Технологический останов
Паузы в обработке детали требуются на отвод скопившейся СОЖи и стружки из зоны реза, для контроля параметров и внешнего осмотра целостности инструмента. Также они нужны и при интенсивной обработке, когда требуется время на остывание нагревшихся частей заготовки.
Автоматический останов программист вносит для подтверждения оператором действия. Так проводится контроль присутствия работника вблизи станка во время работы. Дополнительно вводится пауза для контроля надежности захватов во время выгрузки или после загрузки заготовки.
Область применения
Многоосевые станки пользуются спросом практически у любого производителя металлических изделий, мебели, пластмасс, уникальных изделий. Наибольшее количество координатных систем насчитывается в автомобиле- и авиастроении, космической промышленности. Также такие машины можно увидеть на площадках разделки листового материала.
Вертикальные многоосевые центры мобильны и легко устанавливаются на ровной площадке на новом месте. Производители закладывают возможность модернизации оборудования путем добавления осей, соответственно увеличивать приходится память, количество входов на интерфейсных платах. Из 3-координатного центра можно легко получить 5 или 6-осевые системы.
Разновидности машин
Многоосевые системы находят применение не только для изготовления отверстий и металлообработки. Координатное управление может быть реализовано под следующие цели:
- По аналогичному принципу строится
- Система печати плат может иметь аналогичную структуру.
- Автоматика покраски автомобилей и других деталей.
- Наполнение форм различными материалами проводится по координатной сетке.
На основе уже готового станка существует множество решений под узкие задачи в производстве. Специалисты компаний производителей способны доработать некоторые модели и снабдить роботами, компрессами для удержания деталей либо осуществить более сложный проект.
Расточными называют станки, используемые для обработки крупногабаритных заготовок в массовом и мелкосерийном производстве с использованием разных инструментов. Различаться оборудование этого типа может прежде всего по конструкции и сфере применения. Помимо обычных, существуют также модели с ЧПУ, работающие по заранее составленным программам.
Расточные станки: назначение и сферы использования
Применяться такое оборудование может для выполнения таких операций, как:
- нарезание резьбы, внутренней и наружной;
- сверление отверстий глухих и сквозных;
- зенкерование;
- подрезка торцов заготовок;
- торцевое и цилиндрическое фрезерование и т. д.
Чаще всего это оборудование используется для чистовой или получистовой обработки. Однако бывает, что с его применением производят и чистовую. Корпус детали на таких станках обрабатывается редко, но иногда эта операция все же производится. Ремонт расточного станка выполняется примерно по такой же технологии, что и токарного. То же самое касается и особенностей эксплуатации. Конструкцию эти два типа станков имеют схожую. Как и многие другие специальные разновидности оборудования, предназначенного для обработки металлических и деревянных заготовок, расточный станок был когда-то сконструирован на основе именно токарного.
Виды расточных станков по конструкции
На предприятиях может использоваться три основных типа такого оборудования:
- горизонтально-расточные станки;
- координатно-расточные;
- алмазно-расточные.
Наибольшее распространение получили первые две разновидности станков. За перемещение инструмента во всех типах такого оборудования отвечает шпиндель. При выполнении операций по обработке заготовок могут использоваться такие инструменты, как сверла, развертки, зенкера. Иногда также применяется фреза.
Горизонтально-расточные модели
Основной особенностью конструкции станка этой разновидности является то, что шпиндель расположен в горизонтальном положении и может выдвигаться. Это позволяет делать отверстия даже в самых труднодоступных местах, в том числе и в габаритных деталях (стрелы, рамы, металлоконструкции).
Основным движением горизонтально-расточных моделей является вращательно-поступательное. Выполняется оно шпинделем. Перемещается в таких станках не только собственно сам инструмент, но и заготовка. При необходимости во время работы можно переключать подачи и скорости. Подача в некоторых случаях осуществляться посредством специальной подложки.
В зависимости от комплектации, помимо основных движений, такие станки могут иметь вспомогательные:
- шпиндельной бабки по вертикальной оси;
- стола по заданным координатам.
Также конструкцией некоторых моделей предусмотрена возможность перемещения люнета и задней стойки. Ниже представлена схема расточного станка этого типа. Горизонтальные модели могут использоваться для обработки деталей, выполненных из чугуна, или литейной стали.
Виды по компоновке
Расточный станок обычно используется для обработки сложных по конфигурации деталей со множеством отверстий, пазов и уступов. По компоновке это оборудование классифицируется на:
- Модели с диаметром шпинделя до 125 мм. С использованием такого оборудования обрабатывают обычно небольшие заготовки. Стол у таких моделей может перемещаться по двум осям. Расточная бабка способна двигаться по колонне в вертикальном направлении.
- Оборудование с диаметром шпинделя 100-200 мм. Такой расточный станок предназначен для работы с заготовками средних размеров и крупными. У таких станков стол перемещается только в одном направлении.
- Модели со шпинделем 125-320 мм. Это оборудование применяется для обработки очень крупных деталей. У этих станков стол неподвижен.
Особенности координатно-расточных моделей
Станки этой разновидности используются для сверления отверстий по точно заданным параметрам. Выполняться эта операция может на разных заготовках (кондукторных плитах, корпусных деталях и т. д). Высокая точность обработки обеспечивается наличием в конструкции координатно-расточных моделей специальных устройств: механических, оптических и электронных. Помимо этого, такие модели оснащаются поворотными столами. Это позволяет делать отверстия в полярных системах координат без необходимости смещения детали. На предприятиях могут использоваться двухстоечные или одностоечные координатно-расточные станки. Габариты у моделей этого типа, в отличие от горизонтальных, не слишком большие.
Алмазно-расточные станки
Модели этой группы предназначены в основном для тонкого растачивания цилиндрических поверхностей. При наличии дополнительных комплектующих на них можно также обрабатывать фасонные и конические поверхности вращения, канавки и торцы. При использовании таких станков допускается выполнять сверление одновременно нескольких отверстий с параллельными осями. Алмазно-расточные станки могут быть:
- вертикальными;
- наклонными;
- комбинированными;
- горизонтальными с подвижным столом.
Стоимость
Расточные станки во многих случаях относятся к оборудованию особого назначения. Поэтому стоят они в большинстве своем очень дорого. Существуют модели, цена на которые может составлять миллионы рублей. Некоторые станки стоят подешевле - несколько сотен тысяч. Зависит цена на оборудование этого типа, как и любого другого, в первую очередь от его технических характеристик. Сегодня на рынке имеются в том числе и бывшие в употреблении станки этого типа. Стоят они, конечно же, дешевле новых.
Расточные станки: модели отечественные и зарубежные
На отечественном рынке расточные станки представлены достаточно широко. Марок этого оборудования существует множество. В качестве примера можно привести:
- Выпускаемые компанией TOS Varnsdorf станки серий WH, WHN, WRD.
- Мобильные модели Climax производства США.
До сих пор большой популярностью на рынке пользуются и советские модели этой группы. К примеру, при желании можно приобрести горизонтально-расточные 2А614, 2А622, 2А635 либо координатно-расточные 2421, 2Е440, 2Е450 и т. д.
Основные технические характеристики
Покупая расточный станок, обычно обращают внимание на следующие параметры:
- диаметр шпинделя;
- максимально допустимые габариты и вес заготовок;
- размеры рабочего стола;
- максимально возможное перемещение по осям;
- количество скоростей;
- диапазон подач;
- мощность двигателя.
Очень важна также такая характеристика расточного станка, как мощность двигателя.
Расточные станки с ЧПУ
Модели этой разновидности в сравнении с обычными имеют массу преимуществ. Их работой управляет компьютер с заложенной в него программой. Это позволяет добиться высокой точности обработки и максимальной производительности. Пишется программа в специальных кодах, указанных в описании к станку. Использоваться это современное оборудование может как для черновой, так и для чистовой обработки деталей.
Расточные станки - оборудование действительно востребованное и во многих случаях незаменимое. В особенности тогда, когда нужна ювелирная точность или максимальная производительность. Если у предприятия имеется необходимость в оборудовании этого типа, найти подходящую модель на современном отечественном рынке не составит труда.
Координатно-расточный станок - это станок, предназначенный, в основном, для обработки деталей, к поверхностям которых предъявляют высокие требования по точности в прямоугольной и полярной системе координат (межосевые расстояния, параллельность и перпендикулярность отверстий, форма и размер отверстий).
На них можно:
- сверлить и растачивать отверстия (в том числе осуществлять тонкое растачивание);
- зенкеровать;
- производить чистовое (легкое) фрезерование плоскостей и фрезеровать канавки;
- нарезать резьбу метчиком.
С помощью наклонно-поворотного стола, дополнительно поставляемого со станком, возможна обработка отверстий, расположенных под углом к базовым поверхностям.
Координатно-расточные станки также используют в качестве измерительных аппаратов для контроля:
- линейных размеров по трем осям;
- угловых размеров;
- межцентровых расстояний.
Кроме того, на станках данного типа можно осуществлять точную маркировку в виде кернения, а также производить деление и разметку на металлических поверхностях.
В связи со спецификой обработки, связанной с малыми припусками (десятые и сотые доли миллиметра), с необходимостью точной выставки и малой подачи инструмента, станки оснащаются различными приспособлениями для облегчения работы: расточные головки, рискообразователи, центроискатели.
Классификация координатно-расточных станков
Они подразделяются на 2 подтипа:
- двухстоечные с вертикальной осью шпинделя;
- одностоечные с вертикальной и горизонтальной осями шпинделя.
В отечественном станкостроении горизонтальные компоновки не используются.
Двухстоечные станки могут изготавливаться с одной или двумя шпиндельными бабками. Преимущество двухстоечной компоновки состоит в том, что благодаря симметричной конструкции тепловые деформации меньше сказываются на точности. Кроме того, погрешность положения по каждой оси (перемещение стола 2 или шпиндельной бабки 1) не зависит от погрешности перемещений по другим осям.
Одностоечная компоновка обеспечивает хороший доступ к заготовке. В ней имеет место взаимное влияние перемещений столов на точность по каждой координате. Вследствие вылета шпиндельной головки температурные деформации выше в 2-3 раза, чем в двухстоечных станках.
Компоновка с горизонтальной осью имеет более широкие технологические возможности и позволяет обрабатывать заготовки большой высоты, однако достижение высокой точности значительно сложнее.
Координатно-расточные станки выпускаются с разным уровнем автоматизации: от техники с ручным перемещением столов по координатным осям до станков с ЧПУ. Привод главного движения обычно выполняют регулируемым с минимальным количеством зубчатых колес.
Где купить координатно-расточный станок
ООО «СДТ» предлагает приобрести координатно-расточные станки. Мы всегда гарантируем надежность, долговечность и высокое качество оборудования. Цена варьируется, в зависимости от модели и производителя. Условия приобретения, гарантии и стоимость координатно-расточных станков вы можете уточнить у специалистов нашей компании любым удобным способом, указанным на нашем сайте.
Могут использоваться для обработки заготовок в условиях как простого единичного производства, так и промышленного серийного. Оборудование этого типа бывает узкоспециализированным или универсальным. Последняя разновидность станков, в свою очередь, подразделяется на горизонтально-, алмазно- и координатно-расточные. Все эти типы оборудования достаточно востребованы на производстве. В этой статье во всех подробностях разберемся с тем, что представляют собой координатно-расточные станки.
Для чего предназначены
Используется такое оборудование для обработки отверстий в заготовках с точно заданными координатами. Классифицироваться этот тип станков может на:
- двухстоечные;
- одностоечные.
Основным преимуществом координатно-расточных станков является высокая точность обработки деталей. Также к плюсам этого оборудования относят отличное качество шлифовки поверхностей.
Конструкция координатных станков
Одностоечное оборудование этого типа включает в себя следующие основные элементы:
- крестовой стол, предназначенный для передвижения заготовки в двух направлениях (взаимно перпендикулярных);
- станина;
- расточная головка.
В конструкцию двухстоечного станка входят:
- стойки и станина;
- расточные головки;
- стол;
- траверса.
Режущий инструмент в таких станках может передвигаться в полярных и прямоугольных координатах. Основой оборудования этого типа является станина. Этот элемент состоит из двух плоских и одной Т-образной направляющих. По ним в процессе работы передвигаются салазки. Также на станине закреплены пульт управления и устройство набора координат.
На стойках размещаются такие элементы, как блок направляющих, коробка скоростей, кожух клиноременной передачи.
Принцип действия
Рабочий стол координатно-расточного станка предназначен для закрепления на нем обрабатываемой детали и перемещения ее в направлении оси X. Сам стол (вместе с установленной заготовкой) по салазкам движется по оси Y.
Основным назначением расточных станков этого типа, как уже упоминалось, является выполнение отверстий в деталях по точно заданным координатам. Возможным такое становится благодаря наличию в конструкции оборудования оптических устройств и стеклянных прецизионных линеек. Последние имеют тысячи делений.
Производится работа на координатно-расточном станке следующим образом:
- обрабатываемая деталь закрепляется на столе;
- в шпинделе фиксируется режущий инструмент;
- траверса и расточная головка закрепляются оператором на необходимой высоте (в зависимости от габаритов обрабатываемой детали).
Установка шпинделя на заданные координаты может происходить благодаря:
- перемещению стола в двух направлениях перпендикулярно друг другу (одностоечные станки);
- перемещению стола продольно и передвижению головки по траверсе в поперечном направлении (двухстоечное оборудование).
Какие используются резцы расточные для координатно-расточных станков
Рабочий инструмент в таком оборудовании предварительно закрепляется в отверстии шпинделя. Резцы в координатно-расточных станках могут применяться:
- проходные и подрезные;
- канавочные и резьбовые.
Также на такой станок могут устанавливаться сверла, зенкера, развертки, метчики и фрезы. Чаще всего операторы работают на оборудовании этого типа с применением расточного инструмента, выполненного в форме консольной оправки с закрепленным в ней стержневым резцом. На станках, дополненных ЧПУ, могут применяться также сборные инструменты, состоящие из головки, унифицированного хвостика и удлинительного элемента.
Самые популярные производители
Выпускают координатно-расточные станки в нашей стране несколько компаний. Наиболее крупными производителями являются:
- ЗАО «Стан-Самара»;
- ОАО МЗКРС (Москва).
Завод координатно-расточных станков «Стан-Самара» - предприятие относительно новое. Зарегистрирована эта компания была в 1991 году на базе куйбышевского КЗКРС. В настоящее время предприятие изготавливает станки координатно-расточные, шлифовальные и поворотные столы и некоторое другое подобное оборудование.
МЗКРС — старейшее предприятие, основанное в 1942 г. Первый координатно-расточный станок высокой точности на этом заводе был выпущен еще в 1948 г.
Лучшие модели
Самыми популярными производителями координатно-расточных станков, таким образом, являются МЗКРС и «Стан-Самара». Наиболее же востребованные на производстве модели - это:
- координатно-расточной станок 2А450;
- модель 2Д450;
- станок 2В440А;
- оборудование 2431;
- станок 2421.
Какие технические характеристики имеют эти станки, можно посмотреть в представленной ниже таблице.
Параметр | 2В440А | ||||
Рабочая поверхность стола (мм) | |||||
Вес станка (кг) | |||||
Минимальный/максимальный диаметр отверстия (мм) | |||||
Максимальный вес обрабатываемой заготовки (кг) | |||||
Частота вращения шпинделя (оборотов в минуту) | |||||
Общая мощность электродвигателей (вКт) | |||||
Все эти модели координатно-расточных станков отличаются надежностью, высокой производительностью и ремонтопригодностью. Использоваться такие станки могут на предприятиях металлургической отрасли, машиностроения и т. д.
Импортное оборудование
Чаще всего на российских предприятиях используются, конечно же, отечественные относительно недорогие станки. Но иногда на заводах нашей страны устанавливают и импортное горизонтально-расточное оборудование. К примеру, довольно-таки популярными являются станки марки Newall (Англия). Современная модель 1520 от этого производителя имеет ширину стола 380 мм, длину — 530 мм. Также на отечественном рынке, хотя и достаточно редко, можно встретить координатно-расточные станки марок WKV и WHN.
Преимущества моделей с ЧПУ
На отечественные станки координатно-расточные часто устанавливается и достаточно дорогое импортное ЧПУ (к примеру, марок Newall, Funac и т. д). Использование старых моделей, усовершенствованных подобным образом, дает предприятию следующие преимущества:
- снижение трудозатрат до 80 %;
- увеличение производительности труда до 50 %;
- увеличение точности изготовления деталей в 3 раза.
Один станок с ЧПУ в некоторых случаях может заменить три обычных. В результате на заводе становится возможным сокращение площадей и штата рабочих. Еще одним преимуществом использования такого дополнения для координатно-расточных станков, как ЧПУ, является улучшение качества выпускаемых деталей.
Для чего может использоваться оборудование, помимо сверления отверстий
Сфера применения координатно-расточных машин довольно-таки широка. Использоваться такие станки, помимо сверления отверстий, могут для:
- растачивание отверстий до большего диаметра;
- подрезки торцов;
- чистового фрезерования;
- нарезания резьбы;
- точной разметки шаблонов.
Стоимость
Такое оборудование (координатно-расточные станки) — достаточно дорогое. Зависит стоимость каждой конкретной модели в первую очередь от года ее выпуска. Оказывают влияние на цену, конечно же, и технические характеристики станка. Так, к примеру, за модель МВ134 1969 г/в на вторичном рынке просят около 200 тыс. руб. Станок 2Е450АФ1-1 1985 г/в стоит порядка 350 тыс. рублей. Цена на большую модель 2А470 1971 г/в составляет около 1 250 тыс. руб.
Координатно-расточные станки — перспективное оборудование
Рассмотренные выше модели на самом деле очень востребованы на заводах. Станки эти мощные, надежные и производительные. Однако, к сожалению, все эти модели являются морально несколько устаревшими. Некоторые из этих координатно-расточных станков используются на производстве уже по 30-40 лет. Иногда износ узлов и деталей таких моделей может даже вызывать проблемы с их эксплуатацией.
Исправить эту ситуацию на предприятии можно, модернизировав координатно-расточной станок. Характеристики подобного оборудования будут значительно улучшены в том случае, если будет произведена:
- установка электронно-отсчетной измерительной системы с фотоэлектрическими преобразователями и цифровой индикацией вместо оптики;
- монтаж программируемого контроллера для создания схем электроавтоматики взамен релейного управления;
- замена зубчато-рейчатых передач и червячных редукторов на шариковые винтовые пары и высокомоментные регулируемые электродвигатели постоянного тока ;
- замена электромеханических зажимов на столах и салазок на пневматические;
- механизация перемещений шпиндельных коробок;
- установка привода перемещения гильзы с двигателем постоянного тока.
Занимаются модернизацией станков чаще всего те же компании, что и поставляют их на рынок. При этом заказчикам не приходится ожидать реконструкции оборудования слишком долго. Вместо сданного станка представители предприятия могут сразу же забрать точно такой же, но уже модернизированный.
Похожие статьи
