Станки с числовым программным управлением. Лекция 1: Конструкция станков с ЧПУ

1.

Станки с числовым
программным управлением
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: МАЛАХОВ ИВАН ИГОРЕВИЧ, К.Т.Н.,
ДОЦЕНТ
Всего
часов
6 (8)*
семестр
7 (9)*
семестр
Лекции
36 час.
18 час.
18 час.
Лабораторные работы
36 час.
18 час.
18 час.
Курсовой проект
50 час.
-
50 час.
зачет
экзамен
Вид занятий
Итоговый контроль
*6 (8) – очная форма обучения (очно-заочная форма обучения)

2.

Станки с числовым
программным управлением
ЛЕКЦИЯ 1: КОНСТРУКЦИЯ СТАНКОВ С ЧПУ

3.

Несущая система станка

4.

Несущая система станка
Несущая система станка образуется
совокупностью, элементов станка, через которые
замыкаются силы, возникающие между
инструментом и заготовкой в процессе резания.
Несущие системы станков должны обеспечивать
и сохранять в течение срока службы станка
возможность обработки с заданными режимами
и требуемой точностью.

5.

Несущая система станка
Элементы несущей системы по весу составляют
80 – 85% от веса станка.
Поэтому экономия металла в станкостроении
наиболее аффективна в направлении снижения
веса именно этих деталей, и вопросы расчета и
оптимального конструирования несущих систем
имеют первостепенное значение.

6.

Несущая система станка
станины и основания;
корпусы шпиндельных бабок и
коробок передач;
детали узлов для поддерживания и
перемещения инструмента и изделия.

7.

Станина

8.

Несущая система станка
Станина - несущая неподвижная конструкция
(основа) станка, предназначена для крепления, а
также перемещения по ней других узлов.

9.

Несущая система станка
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.

10.

Несущая система станка
При изготовлении направляющих станины
предъявляются повышенные требования к точности.
Это объясняется тем, что от точности изготовления
направляющих зависит качество общей сборки и
точность работы станка.
Помимо этого, к станинам предъявляется и ряд
других требований, касающихся прочности, малой
«металлоемкости», низкой стоимости, неизменности
относительных положений базирующих
поверхностей во время работы станка.

11.

Несущая система станка
Для обеспечения точности работы всех узлов станка необходимо
сохранение неизменности формы станины, что возможно при
выполнении следующих условий:
Станина должна обладать жесткостью, при которой её
деформации под действием усилий в процессе работы станка не
выходили бы за пределы, соответствующие допускам на
неточность обрабатываемых на станке деталей.
Материал станины должен быть термически обработан, и при
этом исключаются внутренние напряжения, вызывающие
изменение ее формы. После предварительной механической
обработки станины подвергают старению, в процессе которого
происходит снятие внутренних напряжений.
Станина должна быть виброустойчива, так как в противном
случае будут иметь место ухудшение класса чистоты
обрабатываемой поверхности и снижение стойкости режущего
инструмента

12.

Виды станин
Литые станины
Сварные стальные станины
Железобетонные станины
Станины из Синтеграна
Станины из природного или натурального гранита

13.

Литая станина

14.

Материалы для литых станин
1.
для станин станков средних размеров с
направляющими, выполненными за одно
целое, для станин и других ответственных
корпусных деталей прецизионных станков во
избежание чрезмерных деформаций от
остаточных напряжений – чугун I класса марки
СЧ21-40 перлитной структуры или
модифицированные чугуны марок СЧ 32-52
или СЧ 35-56;

15.

Материалы для литых станин
2. для станин сложной конфигурации и станин
тяжелых станков во избежание
технологических трудностей при изготовлении
отливок, а также для станин с привертными
направляющими – чугун II класса марки СЧ 1532 перлито-ферритной структуры;
3. для корпусов коробок скоростей, подач в связи с
отсутствием поверхностей, систематически
работающих на износ, преимущественно чугун
марки СЧ 15-32;

16.

Материалы для литых станин
4. для салазок, столов, планшайб выбор марки
чугуна определяется условиями работы
направляющих. Наиболее распространенный
материал – чугун марки СЧ 15-32.

17.

Сварная стальная станина

18.

Сварная стальная станина
Стальные сварные корпусные детали
преимущественно применяют при относительно
простых формах в индивидуальном и
мелкосерийном производстве, а также при очень
больших и особенно ударных нагрузках.
Для сварных станин и корпусных деталей
преимущественно применяют сталь марок Ст. 3
или Ст. 4.

19.

Преимущества стальных сварных пластин
меньший вес вследствие большого модуля
упругости стали, чем чугуна, и возможности
применения более совершенных с точки зрения
жесткости форм;
меньшая трудоемкость механической обработки;
возможность исправления дефектов
конструкции;
ускорение процесса производства.

20.

При одинаковых формах и габаритах сварных и
литых станин одинаковая общая жесткость
обеспечивается при толщине стенок сварных
станин, примерно в 2 раза меньшей, чем литых.

21.

Сварные станины, у которых толщина стенок
отличается от толщины стенок соответствующих
литых станин меньше чем в 1,5 раза относятся к
толстостенным.
Толстостенные станины станков средних
размеров обычно имеют толщину стенок около 10
мм. Такие станины наиболее просты в изготовлении,
но в отношении экономии металла менее
эффективны.
Конструктивные формы толстостенных сварных
станин принципиально тождественны формам
литых.

22.

К тонкостенным сварным станинам относят
станины, у которых толщина стенок отличается
от толщины стенок соответствующих литых
более чем в 1,5 – 2 раза.
Тонкостенные станины станков средних
размеров имеют толщину стенок 3 – 6 мм. Они
технологически сложнее, чем толстостенные, но
позволяют получить максимальную экономию
металла.

23.

Железобетонная станина
Используются на тяжелых уникальных станках

24.

Преимущества железобетонных станин
высокое сопротивление механическим усилиям, как
сжимающим, так и растягивающим;
хорошее сопротивление динамическим нагрузкам
(гашение вибраций в железобетонных конструкциях
происходит в 5 раз быстрее, чем в стальных);
большая жесткость, характеризуемая малыми
прогибами под действием нагрузки;
огнестойкость;
небольшой расход металла;
дешевизна, легкость и быстрота изготовления;
способность принимать любые формы;
значительная долговечность

25.

Недостатки железобетонных станин
необходимо защищать от попадания масла и
воды, иначе станина изменится в объёмах
для достижения нужной жёсткости стенки
станины делаются очень толстыми

26.

Станина из Синтеграна

27.

Станина из Синтеграна
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.

28.

Станины из синтеграна представляют собой
массивные отливки, в которых залиты
металлические закладные элементы – плиты для
направляющих, трубы и т.п.
Модуль упругости у синтеграна в 3 – 5 раз ниже
чем у чугуна.
Масса станин из синтеграна на 30 – 40% выше
чем из чугуна, а затраты на изготовление на 20 –
30% ниже.

29.

Физико-механические свойства синтеграна
(более высокое демпфирование, меньший
коэффициент теплопроводности, большая
теплоемкость) повышают стойкость инструмента
и качество поверхности обработанных деталей
обеспечивают низкую чувствительность к
кратким колебаниям температуры.

30.

Станины из природного или натурального
гранита
Деформирование небольшое, температурный баланс очень высокий.
Применяют для прецизионных станков

31.

Рабочий стол

32.

Рабочий стол – это группа деталей, необходимых
для позиционирования и фиксации
обрабатываемой заготовки.
В зависимости от конструкции станка ЧПУ и
набора опций, предусмотрены разные типологии
рабочих столов.

33.

Рабочий стол с Т-пазами
Матричный (решетчатый) рабочий
стол
Консольный стол с системой вакуумных
присосок и зажимов

34.

Рабочий стол с Т-пазами

35.

Рабочий стол с Т-пазами

36.

Матричный (решетчатый) рабочий стол
Матричные столы изготавливаются из листового
композитного материала на основе фенольных
смол и синтетических волокон.
Поверхность рабочего стола разделена глухими
каналами в форме решетки, к которым, через
специальные отверстия, подводится вакуум.

37.

Матричный (решетчатый) рабочий стол
Для того чтобы создать область вакуума для
фиксации детали на рабочем столе станка ЧПУ,
необходимо вокруг одного или нескольких отверстий
подвода вакуума вложить в каналы уплотнительный
шнур. При этом шнур не должен выступать за
область периметра закрепляемой заготовки, а его
концы должны быть плотно замкнуты для
исключения подсоса воздуха.
Остальные незадействованные отверстия системы
подвода вакуума рабочего стола закрываются
резиновыми пробками.

38.

Матричный (решетчатый) рабочий стол

39.

Матричный (решетчатый) рабочий стол

40.

Консольный стол с системой вакуумных
присосок и зажимов
Консольный рабочий стол станка ЧПУ – это сложная
конструкция, состоящая из консоли и набора
вакуумных присосок и зажимов.
Консоль представляет собой жесткую балку,
установленную поперек станины станка на линейные
направляющие, которые обеспечивают ее
передвижение вдоль оси X. В свою очередь, на самой
консоли размещаются присоски, зажимы и другие
устройства поддержки и фиксации деталей. Они
свободно перемещаются вдоль оси Y, а также могут
поворачиваться вокруг своей оси Z.

41.

Консольный стол с системой вакуумных
присосок и зажимов

42.

Консольный стол с системой вакуумных
присосок и зажимов

43.

Классификация поворотных столов
Расположение пазов
• Радиальное
• Параллельное
Количество осей поворота
• Одна
• Две перпендикулярные
Привод вращения планшайбы
• Ручной
• Автоматический

44.

Виды поворотных столов
Поворотно-наклоняемые
• Может осуществлять поворот заготовки вокруг
собственной оси и её наклон на угол от 0 до 90°
Поворотный с продольным
перемещением
• Применяется при фрезеровании отверстий внутри
плоских стальных изделий. Есть модели
оснащенные делительным диском для разделения
рабочей зоны на функциональные части

45.

Поворотно-наклоняемый стол

46.

Виды поворотных столов
Поворотные горизонтально-вертикальные
столы
• Обеспечивают возможность эффективной обработки
заготовок в вертикальном и горизонтальном положениях.
Данная конструкция, в частности, широко применяется
при круговом фрезеровании и нарезании винтовых
канавок
Горизонтальный поворотный стол
• Используется для кругового фрезерования, сверления
отверстий по окружности и других операций. Наиболее
простой и универсальный вариант конструкции

47.

Горизонтально-вертикальный стол

48.

Горизонтальный поворотный стол

49.

Виды поворотных столов
Поворотный стол с поперечнопродольным перемещением
• Наиболее технологичный вариант конструкции,
значительно повышает возможности станка,
особенно при отсутствии собственной системы
поперечно-продольного перемещения. Стол
имеет возможность полного поворота по
основанию, что даёт возможность обработки
деталей со сложной конфигурацией, поверхности
которой расположены под различными углами
по отношению друг к другу.

50.

Поворотный стол с поперечно-продольным
перемещением