6.6.2 . Приспособления для станков с чпу

При проектировании приспобления следует обеспечить доступ режущего инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям. В большинстве случаев такая инструментальная доступность достигается максимальным использованием возможностей многоцелового станка. Например, на обрабатывающем центре (ОЦ) модели ГД400ПМ1Ф4 после обработки четырех боковых и нижней поверхностей можно с помощью поворота стола в вертикальной плоскости на 90 обработать и верхнюю поверхность (Приложение 25). ОЦ модели ЛР400ПМФ4М (Приложение 26) обработку заготовок сверху осуществляет с помощью специальных угловых головок, которые входят в комплект станка.

В настоящий момент большинство станков сверлильно-фрезерно-расточной группы (в том числе и ОЦ) имеют горизонтальное расположение шпинделя. Шпиндель имеет вертикальное перемещение по оси Y. Перемещение детали по осям X и Z , а также поворот в горизонтальной плоскости осуществляется столом станка. При необходимости поворота заготовки в вертикальной плоскости для обработки поверхностей, расположенных под произвольным углом к плоскости стола используются дополнительные поворотные механизмы, которые, как правило, монтируются на столе станка (см. прил. 17 и 23) [5].

В настоящее время для групп многоцелевых станков, работающих в условиях автоматизированного производства и входящих в состав технологических модулей ( автоматизированных станочных комплексов ), разработаны и эксплуатируются типовые наборы технологической оснастки, включающей в себя режущий инструмент, вспомогательный инструмент и приспособления. Такие наборы предполагают использование единых конструкций и типоразмеров ( составляющих эти наборы элементов технологической оснастки ) в пределах не одного станка, а целой группы станков, составляющих автоматизированный участок, т.е. автоматизированный станочный комплекс.

Вследствие характерных особенностей станков с ЧПУ ( ОЦ ) к станочным приспособлениям предъявляются специфические конструктивные требования.

Одна из самых главных особенностей станков с ЧПУ ( ОЦ ) – их высокая точность. Станочные приспособления оказывают существенное влияние на повышение точности обработки, поскольку погрешность, возникающая при базировании заготовки в приспособлении, является одной из составляющих суммарной погрешности обработки. Следовательно, приспособления к ОЦ должны обеспечивать большую точность установки заготовок, чем приспособления к универсальным станкам. Для этого необходимо исключить погрешность базирования путем совмещения баз, погрешность закрепления заготовок должна быть сведена к минимуму, точки приложения сил нужно выбирать таким образом, чтобы по возможности полностью исключить деформацию заготовок.

Поскольку при обработке на ОЦ программируемые перемещения станка и инструмента задаются от начала координат, приспособления должны обеспечивать полную ориентацию заготовок относительно установочных элементов приспособления, т.е. должны лишить ее всех степеней свободы. При этом также необходимо полное базирование приспособлений на станке для обеспечения их полной ориентации относительно нулевой точки. Поэтому, одной из основных особенностей приспособлений для ОЦ является необходимость ориентации не только в поперечном направлении относительно пазов стола станка, но и в продольном направлении.

При обработке заготовок корпусных деталей на ОЦ наиболее эффективным является применение универсальной сборной переналаживаемой оснастки ( УСПО ).

УСПО – это комплекс стандартизованных деталей и сборочных единиц, связанных общим технологическим замыслом, предназначенный для агрегатирования приспособлений, используемых при механической обработке заготовок на металлорежущих станках. Детали и сборочные единицы УСПО многократно используются в приспособлениях различной конструкции и назначения. После обработки заданной партии деталей приспособление разбирается, а составляющие его детали и сборочные единицы используются для сборки новых приспособлений.

Комплекс УСПО подразделяется на две серии ( 3-ю и 4-ю ), отличающиеся друг от друга диаметрами крепежных элементов, а также габаритными и установочными размерами. Сетка расположения установочных отверстий диаметрами 10 и 12 мм и резьбовых отверстий М16 и М20 в сериях имеет соответственно шаг 30 и 40 мм. Расстояние между установочными и резьбовыми отверстиями равны половине шага : 15 и 20 мм. Расстояние между осями любой пары установочных отверстий выполняются с допуском + 0.02мм, а между осями любой пары резьбовых отверстий с допуском + 0.2 мм. К группе базовых немеханизированных деталей комплекса относятся элементы используемые в компоновках приспособлений в качестве их оснований.

По функциональному назначению элементы комплекса УСПО подразделяются на следующие группы: базовые, корпусные, направляющие, зажимные, крепежные, средства механизации заготовок и др.

К группе базовых деталей комплекса относятся элементы, используемые в компоновках приспособлений в качестве их оснований – плиты квадратной, прямоугольной, круглой форм, а также угольники и тумбы.

-- Квадратные плиты служат для компоновки плит спутников, используемых на автоматизированных станочных системах.

-- Круглые плиты обычно предназначены для сборки токарных приспособлений, а так же могут быть использованы в качестве планшайб.

-- Тумбы служат в основном для сборки многоместных приспособлений, используемых на станках с ЧПУ, имеющих поворотные столы.

К группе корпусных деталей относятся элементы комплекса, предназначенные для создания корпусов приспособлений. К этой группе относятся опоры квадратного и прямоугольного сечения, проставки, установочные детали, соединительные планки, опоры различных форм с отверстиями и т.д. Все корпусные детали почти на всех своих поверхностях имеют установочные и крепежные отверстия, расположенные в соответствии со схемой характерной для каждой серии элементов.

Направляющими деталями являются шпонки, штифты, втулки, валики, колонны, используемые при компоновке приспособлений для взаимной ориентации относительно друг друга, а также ориентации инструмента относительно базовых элементов приспособлений.

К зажимным деталям относятся прихваты различных конструкций, прижимы, зажимы, планки, качалки, быстросъемные шайбы и другие элементы, предназначенные для закрепления обрабатываемых заготовок.

Крепежными деталями являются шпильки, винты, болты, гайки и др., предназначенные для сборки резьбовых соединений.

У некоторых корпусных деталей на основаниях и в стенках имеются отверстия (окна) различной формы, которые могут быть использованы в качестве технологических баз. Для установки таких деталей применяются разжимные упруго-деформируемые оправки (Приложение 24), которые обеспечивают базирование заготовок за счет специальных фигурных накладок, закрепляемых на лепестках корпуса цанги [5].

К средствам механизации относятся пневмогидропреобразователи давления; гидроблоки, приставные гидроблоки с одним или двумя цилиндрами, гаммы цилиндров одно- и двухстороннего действия, гидроприхваты различных видов, стойки гидроцилиндров и др.

При обработке деталей типа тел вращения (втулок, фланцев, стаканов, коротких валиков) на многоцелевых станках наиболее широкое применение находят самоцентрирующие трехкулачковые патроны.

Патроны для ТОЦ должны обеспечивать: 1) сокращение времени, затрачиваемого на смену заготовок, на переналадку кулачков; 2) соосность оси заготовки относительно оси шпинделя станка в процессе обработки; 3) силу зажима, гарантирующую неизменное положение заготовки в процессе обработки, достигнутое при базировании, т.е. препятствовать повороту и смещению заготовки под действием моментов и сил резания, и в то же время не вызывающую деформации и потери качества поверхности, являющейся базовой; 4) снижение влияния центробежных сил на силу зажима заготовок кулачками; 5) достаточный размер центрального отверстия для возможности обработки в одном и том же патроне как штучных, так и прутковых заготовок; 6) возможность установки в одном патроне заготовок различной конфигурации.

При обработке на ТОЦ деталей типа валов, заготовки устанавливают в центрах. Передача крутящего момента заготовкам осуществляется поводковыми патронами. К таким патронам предъявляется ряд требований. Они должны обеспечивать: 1) передачу максимального крутящего момента при черновой обработке; 2) возможность обработки заготовки с одной установки; 3) возможность базирования по торцу; 4) возможность быстрой переналадки с центровой на патронную обработку. (Большое разнообразие патронов и центров представлено в справочнике [5]).

Для повышения жесткости длинных валов при их обработке на ТОЦ применяют самоцентрирующие неподвижные и подвижные люнеты, позволяющие интенсифицировать режимы резания, а, следовательно, повысить производительность обработки заготовок за счет сокращения основного времени.

Для эффективной обработки заготовок с пресекающимися осями типа крестовин, деталей арматуры, корпусов малых размеров и деталей, требующих обработки с двух сторон, на токарных станках с ЧПУ необходима многосторонняя обработка заготовок за один установ. Для этого применяют поворотные патроны, оснащенные автоматическим поворотным устройством, обеспечивающим без останова станка ввод в зону обработки поверхностей, расположенных с противоположных сторон детали и под углом 90° друг к другу. Благодаря повторяемости формы и размеров поверхностей обрабатываемых деталей, расположенных с разных сторон, многократно используются инструменты наладки, позволяющие обрабатывать детали с нескольких сторон без смены инструментов.

При базировании и закреплении детали в поворотных патронах необходимо выполнить следующие требования: 1) инструментальная доступность ко всем обрабатываемым поверхностям; 2) совмещение осей обрабатываемых поверхностей детали с осью вращения шпинделя (ориентация в радиальном направлении); 3) точность фиксирования обрабатываемой детали в заданном угловом положении после её поворота; 4) жесткость фиксации. Наиболее распространенные конструкции поворотных патронов приведены в справочнике [5].

Широкое применение на ТОЦ находит самоцентрирующий патрон модели ПС104.80-200.060-П.000. с попарно сходящимися кулачками.