1. Назначение и область применения станков

1.1. Назначение станков

Токарные станки с ЧПУ предназначены для изготовления деталей, имеющих форму тел вращения. Эти станки позволяют осуществлять обработку с помощью токарных, сверлильных (для осевых отверстий) и резьбонарезных переходов. Станки оснащаются устройствами автоматической смены инструментов в виде револьверных головок, несущих шесть и большее количество инструментов.

Многоцелевые токарные станки с ЧПУ позволяют осуществлять также переходы обработки – сверление несоосных отверстий, фрезерование и растачивание при изготовлении деталей типа тел вращения различного назначения. Обработка осуществляется при установке изготавливаемой детали в одной позиции или при вращении детали с круговой подачей. Станки оснащаются отдельным дополнительным приводом инструментов (сверл, фрез и т.п.), расположенных в револьверной головке.

Система ЧПУ с помощью управляющей программы позволяет управлять пуском, реверсированием и остановом вращения шпинделя, поступательными движениями других исполнительных органов, изменением частоты вращения шпинделя, рабочей подачи, включением скорости быстрого поступательного перемещения исполнительных органов, сменой инструмента, подачей СОТС и др.

К управляемым движениям исполнительных органов токарных станков относятся: продольное перемещение вдоль оси шпинделя (координата Z) и поперечное (координата X). Вращение шпинделя вокруг оси Z относится к неуправляемой координате.

У токарных многоцелевых станков вращение основного шпинделя для обеспечения круговой подачи является управляемым движением по координате C, вращение приводного инструмента относится к неуправляемой координате.

Токарные и многоцелевые станки с ЧПУ применяются в условиях индивидуального и мелкосерийного производства. При изготовлении сложных деталей, являющихся составной частью наукоемкого изделия, например, авиационного двигателя, данные станки целесообразно применять и в серийном производстве, где они позволяют обеспечить высокие технико-экономические показатели.

Контрольные вопросы

1. Для обработки какого типа деталей предназначены токарные станки с ЧПУ?

2. Какими параметрами движений исполнительных органов станка может управлять система ЧПУ?

3. Какое количество и расположение координат у токарных станков с ЧПУ?

4. В каких типах производства целесообразно применение станков с ЧПУ?

1.2. Определение области применения станков

Область рационального использования станков определяется возможностью реализации на данном станке заданных технологией скоростных и силовых параметров обработки деталей.

При проектировании станков конструктор использует данные о рекомендуемых скоростях резания для выполнения различных переходов обработки, а также предельные значения диаметров обработки, которые определены в результате статистических исследований условий эксплуатации станков на машиностроительных предприятиях. Область технологического использования станка, уже находящегося в эксплуатации, оценивается решением обратной задачи – определение предельных диаметров обработки и оценка возможности реализации на данном станке эффективной мощности резания.

С учетом основных технических характеристик станка определяются расчетные значения предельных диаметров обработки для заданной технологической скорости резания и возможность обеспечения требуемой мощности резания.

Фактический диапазон диаметров обработки или диаметров инструмента d_min и d_max определяется расчетными значениями минимальной и максимальной скорости резания V_{рез min} и V_{рез max,} а также предельными (минимальными и максимальными) значениями частот вращения шпинделя n_{шп min} и n_{шп max} в зависимости от механических характеристик обрабатываемого материала, применяемого инструмента и вида обработки (черновая, получистовая или чистовая)

,

.

Современные станки с ЧПУ имеют значение минимальной частоты вращения шпинделя n_{шп min} близкое к нулю. В этом случае максимальный диаметр обработки d_max ограничивается конструктивными особенностями станка.

Для токарных станков ограничение максимального диаметра обработки определяется высотой центров (для станков горизонтальной компоновки) или расстоянием от оси шпинделя до направляющих колонны (при вертикальной компоновке станка). Для токарных многоцелевых станков возможны ограничения максимального диаметра приводного инструмента по сравнению с расчетным в зависимости от его расположения в револьверной головке (указано в технических характеристиках станка).

Следует оценить возможность обеспечения станком эффективной мощности резания

,

где P_эн – номинальная мощность электродвигателя привода главного движения; P_эф – расчетная эффективная мощность резания при выполнении перехода обработки детали; – КПД привода, значение которого определяется по известной методике с помощью кинематической схемы станка.

Контрольные вопросы

1. Как находятся расчетные значения предельных диаметров обработки для токарных станков с ЧПУ?

2. Как находятся расчетные значения предельных диаметров обработки для токарных многоцелевых станков с ЧПУ?

3. Какие ограничения существуют при определении максимального диаметра обработки на токарных и многоцелевых станках с ЧПУ?

4. Каким образом определяется возможность обеспечения станком эффективной мощности резания?