Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ, страница 9

3.1, а, широкое применение получила компоновка,показанная на рис. 3.1, д. При такой компоновке имеется удобныйдоступ оператора к патрону шпинделя для установки заготовки,к задней бабке и к револьверной головке с инструментами. При этомданные токарные станки с ЧПУ выпускаются как с одной, так и сдвумя револьверными головками. Некоторые фирмы выпускают токарные станки с ЧПУ c тремя револьверными головками, с противошпинделем, а также имеющие другие компоновки.Важное значение имеет правильная компоновка отдельных узловстанка с ЧПУ (шпиндельной бабки, приводов подач и др.). В современных многоцелевых станках применяется как вертикальная, так игоризонтальная компоновка шпинделя.

В станках с горизонтальнойкомпоновкой шпинделя находит широкое применение арочная кон46а)1г)33212б)31д)Рис. 3.1. Варианты компоновок станины и суппортов в токарных станках:21в)3232а — горизонтальная; б — двусторонняя наклонная; в — наклонная с расположением одного суппорта в нижней части станины;г — вертикальная; д — наклонная с расположением суппортов параллельно друг другу1струкция колонны, в центральном проеме которой перемещаетсяшпиндельная бабка (рис. 3.2, а). Такая компоновка предотвращаетскручивание колонны при нагрузке вдоль оси шпинделя, что наблюдалось при старом консольном расположении шпиндельной бабки(рис.

3.2, б). Кроме того, при такой термосимметричной компоновкеснижается влияние температурных деформаций колонны на точность станка за счет равномерного нагрева ее левой и правой сторон.При консольном расположении шпиндельной бабки имели местонеравномерные температурные деформации, которые приводили кзначительным отклонениям оси шпинделя.а)б)45°45°445°3432211в)г)Рис. 3.2. Виды компоновок шпиндельных бабок на многоцелевых и токарныхстанках с ЧПУ:а — с центральным расположением в колонне; б — консольная; в — с креплением нагоризонтальной плоскости; г — на наклонной плоскости48Условия перемещения шпиндельной бабки в центральной частиколонны станка с точки зрения износа направляющих могут бытьулучшены за счет увеличения ее высоты Н по отношению к ширине В по сравнению с конструкцией, где эти размеры одинаковые(см.

рис. 3.2, а).На рис. 3.2, в и г показаны разные варианты компоновки и крепления шпиндельной бабки в токарных станках с ЧПУ, в результатечего получаются различные направления и величины смещенияшпинделя из-за температурных деформаций.При креплении шпиндельной бабки 2 (см. рис.

3.2, в) на станинена горизонтальной плоскости 1 смещение шпинделя из-за температурных деформаций относительно режущего инструмента, установленного в револьверной головке 4, происходит в вертикальном направлении 3. При креплении шпиндельной бабки 2 на станине нанаклонной поверхности 1 (см. рис. 3.2, г) отклонение шпинделя происходит уже под углом к вертикали в направлении 3 и погрешностьизготовления детали получается меньше.Разные величины относительного смещения шпинделя и суппорта токарного станка с ЧПУ из-за температурных деформациймогут получаться при различной компоновке привода продольнойподачи (рис. 3.3).При первом варианте (рис.

3.3, а) смещение шпиндельной бабки 2со шпинделем происходит в направлении 1, а ходового винта 5, имеющего приводной электродвигатель и подшипниковую опору 3 слевой стороны, в направлении 4. В результате эти смещения совпадают по направлению и накладываются друг на друга, что уменьшаетпогрешность изготовления детали. При втором варианте (рис. 3.3, б)смещение шпиндельной бабки 2 со шпинделем и ходового винта 5происходит уже в разных направлениях 1 и 4, в результате эти смещение суммируются, что увеличивает погрешность изготовлениядетали.

При третьем варианте (рис. 3.3, в) ходовой винт установленв двух неподвижных опорах 3 и предварительно растянут. В результате при нагреве температурные деформации ходового винта не влияют на точность изготовления детали.Изменение положения центра тяжести узла станка (изменениевылета массы), а также вылета точки приложения сил резания является причиной так называемой перевалки узла станка при его неправильной компоновке. Снижение или исключение перевалки узластанка достигается наряду с применением направляющих качения спредварительным натягом и гидростатических направляющих замкнутого типа также соответствующей компоновкой и конструкциейстола, салазок и их привода, например центральным расположениемходового винта 2 салазок 1 среди направляющих, когда его ось находится в одной вертикальной плоскости с осью шпинделя 349125а)13425б)31425в)34Рис. 3.3.

Виды компоновок привода продольной подачи суппорта токарногостанка с ЧПУ:а — с левым расположением приводного электродвигателя; б — с правымрасположением приводного электродвигателя; в — с жестким закреплением двух опорвинта(рис. 3.4, а). Это позволяет практически исключить возможностьперевалки салазок с заготовкой в горизонтальной плоскости под действием сил резания из-за зазоров и упругих деформаций их направ123а)123б)Рис.

3.4. Компоновка станка с ЧПУ с центральным (а) и смещенным (б)расположением ходового винта привода поперечной подачи салазок50ляющих. Последнее имеет место при другой компоновке, когда осьходового винта 2 салазок 1 и ось шпинделя 3 находятся в разных вертикальных плоскостях. (рис. 3.4, б).В настоящее время получает широкое применение модульныйпринцип построения и изготовления станков с ЧПУ и станочныхсистем.Под модулем в этом случае понимается конструктивно и функционально законченная единица, являющаяся составной частьюстанка с ЧПУ и станочной системы.Все большее количество узлов и механизмов станка с ЧПУ (узелшпинделя, направляющие, передача ходовой винт–гайка, револьверные головки, устройства ЧПУ, измерительные преобразователи,приводные электродвигатели и др.) стали практически полностьюили частично независимы от конструкции и иногда даже типастанка, и их необходимые типоразмеры стали централизованно разрабатываться и выпускаться различными специализированнымифирмами.При применении модульного принципа конструктор, решая задачу разработки конкретного станка, выбирает нужные ему готовыеузлы и механизмы из каталогов и проектирует самостоятельнотолько, по сути, общую компоновку и базовые узлы станка (станину,колонну, корпуса шпиндельной бабки, суппортов и другие корпусные детали).

Это похоже на детскую игру «Лего», когда из отдельныхмодулей собирается любая желаемая компоновка и конструкция разных изделий. При этом конструктор выбирает модули тех фирм, которые он считает нужными сам или которые его попросит заказчикстанка.На сегодняшний день при использовании модульного принципапостроения станков с ЧПУ существует два направления: первое направление производство разных модификаций станка с ЧПУ на основе одной его базовой модели и самостоятельно разработанныхэтой же фирмой ряда различных унифицированных основных узлови механизмов (рис. 3.5, а). Другим примером являются многоцелевыестанки с ЧПУ с горизонтальной компоновкой шпинделя фирмыGraffenstaden (Франция), различные модификации которых можносоздавать из гаммы модулей, разработанных и изготавливаемых данной фирмой (рис.

3.5, б).По мере увеличения централизованной разработки и изготовления все большего разнообразия унифицированных и нормализованных узлов и механизмов станков с ЧПУ специализированными фирмами более перспективным становится второе направление использования модульного принципа, когда при разработке и изготовленииконкретных станков с ЧПУ в максимальной степени применяютсяготовые модули большинства узлов и механизмов станков с ЧПУ.51521610798Рис. 3.5.

Модульный принцип построения станков с ЧПУ: а — токарного многоцелевого станка с ЧПУ фирмы Schablin (Швейцария)2345131468121117102174924232230526333322931282725213435363738Рис. 3.5. Модульный принцип построения станков с ЧПУ: б — многоцелевого станка с ЧПУ фирмы Graffenstaden (Франция)1516201918Рис. 3.5. Модульный принцип построения станков с ЧПУ:а — токарного многоцелевого станка с ЧПУ фирмы Schablin(Швейцария): 1 — суппорт с нижней револьверной головкой; 2 и3 — варианты исполнения привода главного движения; 4–7 — варианты суппорта с верхней револьверной головкой; 8–9 — вариантыисполнения противошпинделя; 10 — задняя бабка; б — многоцелевого станка с ЧПУ фирмы Graffenstaden (Франция): 1 — основнаяплита; 2 — передвижное основание с делительным столом; 3 —встроенный поворотный стол; 4 — наклоняемый поворотный стол;5 — удлиненная станина; 6 — двусторонняя станина; 7 и 8 — салазкина удлиненную и двустороннюю станины; 9, 10 и 11 — стойки с ходом соответственно 1000, 1500–2000, 650–800–1000 мм; 12 — механизм переключения магазинов; 13 — инструментальный магазин;14 — накопитель магазинов; 15 — рельсовый путь для магазинов;16 — тележка для магазинов; 17 — шпиндельный блок для ЭД мощностью 15 л.с.; 18, 19, 20 — гильзы шпинделя соответственно длябольшой, средней и малой скоростей; 21 — шпиндельный блок дляЭД мощностью 30 л.с.; 22, 23, 24 — гильзы шпинделя соответственнодля большой, средней и малой скоростей; 25 и 26 — фреза и борштанга большого диаметра; 27, 28, 29, 30, 31, 32 и 33 — соответственно многошпиндельная, протяжная головки, головка с токарными резцами, пазофрезерная, угловая и фрезерная головки; 34 —универсальный поддон; 35 — трубка; 36 — балка; 37 — угловоеприспособление; 38 — делительный столПрименение модульного принципа построения станков с ЧПУ попервому и, особенно, по второму направлению позволяет:• сократить время разработки, проектирования и изготовлениястанков для обработки установленной номенклатуры заготовокс получением заданных технических и технологических характеристик;• снизить стоимость металлорежущих станков.

Созданные на модульном принципе станки не обладают избыточными функциями, поэтому они экономичнее станков с универсальнымивозможностями;• увеличить надежность работы станка за счет отработанностивходящих в него модулей и наибольшего соответствия даннойконструкции модулей выполняемой задаче;• повысить точность станка. Фирма, которая профессиональнозанимается выпуском конкретного модуля, более качественно,быстрее и дешевле изготовит данный модуль;• повысить переналаживаемость станков за счет возможности ихболее быстрой компоновки при наличии готовых узлов и механизмов;54• улучшить условия эксплуатации и ремонтопригодность за счетуменьшения разнообразия конструкций модулей и составляющих их элементов.3.2.