metod_15.03.04_atppp_tsa.up_2016 (Методические документы), страница 2

1.1, а).Для их определения пользуются правилом правой руки: большой палец –ось X, указательный – ось Y, средний – ось Z (рис. 1.1, б, рис. 1.1, г).Так, на рис. 1.1, в) движения инструмента в направлении от заготовкиобозначены +Z, а прямолинейные перемещения заготовки - Х, +Y.В случае, если имеются и третичные движения, параллельные осям X, Y и Z,их обозначают соответственно Р, Q, R.Для манипуляторов и робототехники структура координатных осей можетопределяться не только их назначением, но и конструктивным исполнениемвходящих узлов, например манипуляторы смены инструмента, деталей изаготовок. Это характерно для устройств с унифицированным исполнениемосновных узлов, применительно к различному оборудованию с ЧПУ.Вращательные движения вокруг осей, параллельных X,Y и Z, обозначаютсябуквами А, B и С соответственно.

Если дополнительно к основным имеютсявторичные движения, параллельные им, то вторичные движения обозначаютсясоответственно U, V, W.Например, на рис. 1.1, д движение стойки станка параллельно оси шпинделяобозначено –Z, параллельное движение пиноли шпинделя – W, а быстроеперемещение шпиндельной бабки – R.Оси координат для обоих одинаково работающих органов (например,суппортов) обозначают одинаково: Z и Х.Вторичные вращательные движения, параллельные или не параллельные А,В и С, обозначаются D или Е.

Примеры обозначения осевых координат инаправлений движения в станках и оборудовании с ЧПУ приведены на рис. 1.2.8Рисунок 1.2 - Направления движений по координатным осям в станках с ЧПУ:а) токарных типа СТМ220П;б) вертикально - фрезерных типа ФП27П;в) многооперационных центрах или многоцелевых станках типа САМ5-850СНа рисунке 1.3 приведены структурные схемы станков и оборудования сЧПУ и направлениями координатных осей: станки токарно-револьверный (рис.1.3, а), лобо-токарный (рис.1.3, б), токарно- карусельный (рис. 1.3, в), консольнофрезерные вертикальный (рис. 1..3, г) горизонтальный (рис.

1.3. д), продольнофрезерные вертикальный (рис. 1.3, двух стоечный (рис. 1.3, ж) и с подвижнымпорталом (рис, 1,3, з), фрезерный поворотным столом и поворотной бабкой рис,1.3, и), горизонтально-расточные неподвижной (рис. 1.3, к) и продольноподвижной передней стойкой (рис. 1.3, л), продольно- строгальный (рис. 1.3, м),кругло- (рис.1.3, н) и плоскошлифовальный (рис. 1.3, о), дыропробивной пресс сревольверной головкой (рис. 1.3, п), намоточная машина (рис. 1.3,р), газо резательная машина (рис. 1.3, с) и графопостроитель (рис.

1.3, т).В УЧПУ направление координатных осей отображается так, что если длядвижения инструмента относительно заготовки необходимо переместитьрабочий орган с инструментом, то это движение выполняется с заданным в УПзнаком, а если требуется переместить рабочий орган с заготовкой, то знакнаправления движения изменяется на противоположный.9Рисунок 1.3 – Определение координатных осей в станкахи в оборудовании с ЧПУ10Выбор обозначений и направлений координатных осей рабочих органовстанка позволяет технологу – программисту не учитывать, что несетпрограммируемый рабочий орган – инструмент или заготовку [3].Традиционные кинематические структуры металлорежущих станковоснованы на объединении нескольких поступательных и (или) вращательныхперемещений. Эти методы требует достаточно жестких и материалоемкихконструкций базовых деталей станка, а инструмент должен быть связан скорпусом открытой кинематической цепью.Кроме этого учитываются особенности кинематики и управленияотдельными координатными осями, например, главного привода, а такжеиспользование вспомогательных движений и механизмов в режимесовмещенных или одновременных движений.Например, в гибочном станке с ЧПУ типа ТГСП, силовой привод гибочнойголовки, принятый в качестве привода главного движения традиционновыполнялся на основе гидроцилиндра с цепной передачей через пару силовыхзубчатых колес, для достижения необходимого момента гибки.С применением следящего электропривода и безлюфтового силовогоредуктора в гибочной головке, а также метода секторной интерполяции участкагибки, проблемы точности и производительности отпали, также как и,применение достаточно сложного в автоматизации, механизма смены шаблонов,для труб с разными радиусами гибки.1.3 Особенности структуры многоцелевых станков и оборудования с ЧПУ1.3.1 Многоцелевые станки типа «гексаподы»Новый подход к компоновке станков основан на использовании замкнутыхкинематических цепей или параллельных приводных линейных координатныхосей, аналогично 5-ти пальцам (управляемым по длине) «руки», или платформы(место крепления детали или инструмента).Такие оси обеспечивают прямой контакт режущего инструмента с деталью,без перемещения дополнительных узлов и элементов станка.Использование параллельных и замкнутых элементов кинематики,позволяет проводить программирование измерений общей погрешности наконечном звене, а также износ инструмента, в процессе обработки изделий.Такие структуры получили название гексаподов (рис.1.4).11Гексаподы, как достаточно сложное многоцелевое оборудование с ЧПУ,имеют свои достоинства и недостатки [4].С одной стороны, они могут характеризоваться: возможностью реализациидвижений с 5~6 степенями свободы; малыми массами подвижных узлов;высокими скоростями и ускорениями по всем осям; преобладаниемрастягивающих и сжимающих усилий, отсутствием усилий изгиба; унификациейприводов по всем осям.А с другой: соотношение пространства для обработки и всего объема,занимаемого станком, уступает традиционным станкам с ЧПУ:- любое линейное перемещение требует одновременного управления по 5 - 6осям;- ограничен угол поворота рабочей платформы;- для увеличения угол поворота рабочей платформы необходима дополнительнаякоординатная ось;- имеются значительные тепловые погрешности вдоль линейных осей, напримерс наибольшими перемещениями от 3 м до 10 м и более.Вероятно, что компенсация таких погрешностей в известных конструкцияхгексаподов, например фирмы «Ingersoll», должна быть индивидуальной, и длякаждой из координат, встроенной в программное обеспечение ЧПУ.По сравнению с традиционными станками, гексаподы, скорее теоретически,могут иметь в 5-10 раз большую жесткость и повышенную в 2-3 раза точность.Действительно, конструкция из 6-ти стоек 1, для каркаса 8, может бытьзависима не только от температуры внешней среды и нагрева линейных илиугловых двигателей (рис.1.4), но и от условий жесткости и устойчивостифундамента из 3-х опор.

Контроль конечного исполнительного звена, в этомслучае,возможен, как минимум, с применением 3-х координатнойизмерительной системы, размещенной на прочном фундаменте того жегексапода.В тоже время, «гексаподы» производства ООО «СМЗ» (г. Кимры), это суперскоростные 5-ти координатные обрабатывающие и измерительные центры, дляобъемных и сложных изделий с одинарной, двойной и знакопеременнойкривизной с размерами до 6000×3000×1000мм и более: шпангоуты, пояса,лонжероны, обработка литейных форм и матриц, лопаток турбин и другихдеталей, где нормы точности 0,1 мм вполне приемлемы.12Гибридная кинематика «гексаподов», в определенной степени близка кэлементам кинематики манипуляторов и роботов, управляемых от ЧПУ.Рисунок 1.4 – Структуры гексаподов: с горизонтальной ( а ) и вертикальной ( б )осями вращения шпинделя фирмы «Ingersoll» [4]: 1 — несущая конструкция; 2— рычаг управляемого перемещения линейной координаты; 3 — двигатель; 4 —рабочая платформа; 5 — электрошпиндель; 6 — рабочий стол; 7 — режущийинструмент; 8 — каркас; 9 — шарнир1.3.2 Шлифовальные станки с ЧПУСовременные шлифовальные станки с ЧПУ по сравнению с традиционнымишлифовальными станками претерпели определенные изменения, к числукоторых можно отнести [4]:1) Все линейные перемещения осуществляются с помощью шарико винтовыхпар в режимах следящих координат;2) Правка круга выполняется алмазным карандашом или роликом;3) Используются ультразвуковые датчики для точного подвода круга к деталипосле быстрого перемещения;134) Для направляющих и базовых деталей применяются новые конструкционныематериалы (пластмассы, синтегран и полимербетон и т.п.);5) Предусмотрена динамическая балансировка шлифовального круга вместе спланшайбой, в качестве дополнительной системы измерения и контроля, чтоисключает влияние на износ шлифовального круга, снижает уровень вибраций иобеспечивает требуемую точность и шероховатость обработанной поверхности;6) В станках применяются магазины со шлифовальными кругами и устройствами для их правки;7) Расширен диапазон режимов шлифования, что позволяет в ходе одного и тогоже цикла обработки использовать различные виды шлифования - от глубинногодо прецизионного;8) Система управления станка с ЧПУ может быть встроена в гибкуюпроизводственную систему (ГПС), выполняя при этом, как промежуточные, таки финишные технологические операции.Например, в схеме шлифовального станка для обработки наружных,внутренних и торцовых поверхностей (рис.

1.5), используются, как основныекоординатные оси линейные X1, Z1 и круговые А, С, D, так и вспомогательныеX2, Z2Рисунок 1.5 – Схема основных и вспомогательных линейных и круговыхкоординатных осей, шпинделей кругло шлифовального станка с ЧПУДля программирования параметров угловой координаты C и частотвращения шпинделей, принято наименование основного шпинделя C с14заготовкой и вспомогательных шпиндельных групп S1, S2, S3 синструментальной оснасткой для шлифования и других операций.1.3.3 Намоточное и выкладочное оборудование с ЧПУНамоточный станок с ЧПУ, напримерНК-1,6-8, предназначен длянанесения композиционных материалов на основе лент и полотен изстеклопластиков с метало - углеродным армированием, и клеевымисоставляющими.1Z2A3 B X45CUWРисунок 1.6 – Схема и координатные оси станка намоточного типа НК 1,6 –8Станок НК 1,6 – 8 (рис.1.6) состоит из нескольких агрегатов: а) агрегатаспиральной намотки (АСН) с 5-ти координатным управлением; б) агрегатаокружной намотки (АОН) и в) агрегата выкладки (АВ), соответственно с 3-хкоординатным управлением и содержит основные узлы:1 - Агрегат главного привода (АГП) с патронной цапфой для крепления оправкии ее вращения, как круговой координаты С;2 - Агрегат спиральной намотки (АСН) с линейными координатами (салазки – Z,каретка –X) и круговыми координатами – D, E (раскладчик);3 - Раскладчик 2 – х координатный с накопителем и роликом ленты;4 - Агрегат окружной намотки (АОН) или Агрегат выкладки (АВ) скоординатами – (салазки – W, каретка – U)5 - Оправка для процессов: намотка – раскладка – выкладка композитов.Угловая координата оправки ось С, работает в следящем режиме вкомплексе с другими линейными X, Z, U, W и круговыми A, B, агрегатов АСН,АОН, АВ.