Книга: Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ

Р е ц е н з е н т ы: П.М. Кузнецов — д-р техн наук, проф., зав. кафедрой «Автоматизация производства и проектирования в машиностроении» Открытого университета им. В.С. Черномырдина; А.П. Кузнецов — канд. техн наук, доцент РГБОУ ВПО МГТУ «Станкин» УДК 62(075.8) ББК 65.304.15я73 М56 Подписано в печать 25.09.2014. Формат 60×90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. Печать офсетная. Усл. печ. л. 21,0. Уч.‑изд. л. 22,41. Тираж 500 экз. Заказ № ТК 475650-363500-250914 ООО «Научно-издательский центр ИНФРА‑М» 127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1 Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29 E‑mail: books@infra‑m.ru http://www.infra">http://www.infra‑m.ru Мещерякова В.Б., Стародубов В.С. Металлорежущие станки с ЧПУ: Учеб. пособие. — М.: ИНФРА-М, 2015. — 336 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — http://www.dx.doi. org/10.12737/5721. ISBN 978-5-16-005081-2 (print) ISBN 978-5-16-102068-5 (online) В учебном пособии рассмотрены различные способы управления металлорежущими станками, даны принципы построения и возможности систем ЧПУ. Представлены особенности компоновок и конструкций станков с ЧПУ, способы расширения их технологических возможностей, повышения производительности, точности и надежности. Рассмотрены задачи, решаемые при подготовке управляющих программ, особенности технологической подготовки, математических расчетов и контроля УП. Даны основы программирования для станков с ЧПУ, способы настройки, особенности технологического обслуживания и ремонта. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (квалификация — бакалавр) и 151000 «Технологические машины и оборудование» (квалификация — бакалавр) по профилю подготовки «Металлорежущие станки и комплексы», а также для подготовки в лицеях, техникумах, на специальных курсах операторов станков с ЧПУ, членов ремонтных бригад, технологов-программистов

РАЗДЕЛ 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ С ЧПУ 1.1. ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫЕ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (ЧПУ) В машиностроении необходимо изготавливать большое количество различных деталей, на базе которых создаются механизмы и машины. При этом детали изготавливаются в разном количестве (массовое, крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное производство), из различных материалов (сталь, чугун, различные цветные сплавы), могут иметь простую или сложную форму, изготавливаются с различной точностью размеров и шероховатостью обрабатываемых поверхностей. При изготовлении деталей в массовом и крупносерийном производстве должен обеспечиваться выпуск большого количества одинаковых деталей (сотни тысяч и даже миллионы штук). Это, например, шарикоподшипники, болты, винты, шайбы и другие детали. При их изготовлении применяют высокопроизводительные полуавтоматы, автоматы, автоматические линии, цеха-автоматы и даже заводы-автоматы, которые без переналадки должны в течение длительного срока изготавливать одинаковые детали с высокой производительностью. Однако таких деталей в машиностроении относительно немного (20– 25%). Бо'льшая же часть деталей изготавливается в среднесерийном и мелкосерийном производстве в небольших количествах (несколько сотен или даже несколько десятков штук). При этом разновидность этих деталей (размеры, форма, материал, точность обработки) очень большая. Поэтому металлорежущие станки, на которых изготавливаются данные детали, должны быть широкоуниверсальными и иметь высокую мобильность (быструю переналаживаемость на изготовление других деталей). Долгое время (до появления станков с ЧПУ) автоматизация управления таких станков была затруднена. Во многих случаях приходилось жертвовать производительностью этих станков с целью получения большей мобильности. На рис 1.1 приведено примерное распределение в машиностроении номенклатуры изготавливаемых деталей. Светлой памяти моего учителя, коллеги и соавтора посвящается 4 Детали типа тел вращения могут быть длинными, тогда необходимо применять при их изготовлении на токарных станках с ЧПУ заднюю бабку для поддержания второго конца детали, а иногда еще и люнет (специальное приспособление, поддерживающее заготовку в средней части, чтобы она не прогибалась во время обработки от сил резания). Часто такие детали требуют только токарной обработки (обточки разных диаметров, точения канавок, фасок, подрезки торцов и др.). В тех случаях, когда на таких деталях необходимо обрабатывать еще шпоночные пазы, сверлить отверстия, фрезеровать поверхности, требуется их дополнительная обработка на сверлильном и фрезерном станках. При обработке коротких деталей (типа валиков, фланцев, штуцеров и др.) может также требоваться только токарная обработка, но с необходимостью обработки криволинейных поверхностей и центральных отверстий с одной стороны. В этом случае на токарном станке с ЧПУ производится полная обработка, в том числе сверление и расточка центральных отверстий невращающимся инструментом, установленным в задней бабке или револьверной головке. Здесь проблемой является обработка криволинейных поверхностей, когда требуется перемещение режущего инструмента одновременно по двум координатам (X и Z) по определенной траектории (рис. 1.2, а). Однако много коротких деталей типа тел вращения требуют кроме токарной обработки сверления отверстий не только по центру, но и по окружности, сверления поперечных отверстий, фрезерования шпоночных пазов и шестигранников и др. (рис. 1.2, б). При этом требуется обработка с двух сторон (за два установа). В этом случае также требуется обработка либо на нескольких станках (токарном, Рис. 1.1. Общая структура изготавливаемых деталей
сверлильном, фрезерном), либо необходимо иметь на токарном станке с ЧПУ возможность поворота на определенный угол шпинделя с заготовкой по координате С и установки в револьверной голов ке станка вращающихся инструментов (сверла, фрезы), а для обработки с двух сторон на одном станке иметь кроме основного шпинделя еще и противошпиндель. Изготовление фланцевых (плоских) деталей производится на сверлильных, фрезерных и координатно-расточных станках с вертикальной компоновкой шпинделя с возможностью одновременного перемещения стола, салазок и шпиндельной бабки с инструментом (координаты X, Y, Z). Обработка заготовки производится в большинстве случаев с одной стороны, но большим количеством различных режущих инструментов (рис. 1.2, в). При обработке очень сложных объемных деталей с криволинейным профилем требуется управление одновременно по трем координатам, а в отдельных случаях — по четырем и даже по пяти координатам; тогда дополнительно необходимо применять поворотный стол, иногда и два стола, и иметь возможность поворачивать шпиндель (или шпиндельную бабку) на определенный угол.