Совершенствование токарных и сверлильных станков. Станки обрабатывающие центры

Наиболее производительное современное сверлильное оборудование зачастую оснащается системой ЧПУ и  электромагнитным основанием. Самые мощные станки позволяют делать отверстия до 150 мм в диаметре. На крупных промышленных предприятиях наряду со станками используются многофункциональные обрабатывающие центры и автоматизированные линии, которые, помимо операций, характерных для сверлильного оборудования, могут выполнять токарную и фрезерную обработку заготовок.

Сверлильные станки, центры с ЧПУ и автоматизированные линии  пользуются устойчивым спросом на российским рынке, многие промышленные предприятия  закупают новое, более точное и производительное оборудование в рамках модернизации, освоения новых производственных направлений.

В зависимости от конструктивных особенностей сверлильных станков, их можно подразделить на несколько  классов: вертикально сверлильные, горизонтально сверлильные, многошпиндельные, центровальные и расточные. Также сверлильные станки подразделяются в зависимости от обрабатываемого материала. Существуют станки для сверления и обработки камня, металла, дерева, пластмассы, стекла и т.д.

Наибольшее распространение  получили вертикально сверлильные станки. Отличительной особенностью данной группы станков является то, что шпиндель с режущим инструментом располагается вертикально, а заготовка закрепляется на столе станка. Выравнивание и совмещение инструмента с деталью производится перемещением детали на рабочем столе. Вертикально сверлильные станки используются для сверления и обработки деталей, имеющих не большие размеры. В основном широко используются в цехах осуществляющих ремонт оборудования или при производстве продукции небольшими партиями.

Для обработки деталей, имеющих большие габаритные размеры, применяются горизонтально сверлильные станки. В таких станках деталь закрепляется неподвижно, а совмещение обрабатываемых отверстий производится путем перемещения шпинделя с инструментом. Горизонтально сверлильные станки применяют для сверления и обработки отверстий, имеющих большую глубину.

Многошпиндельные сверлильные станки применяют для обработки деталей с большим количеством отверстий. Обработка отверстий производится одновременно. Существую многошпиндельные станки с неподвижными шпинделями и станки с переставными шпинделями. Центровальные станки предназначаются для обработки и сверления центральных отверстий в торцевых частях деталей. Данные станки оснащаются резцами для отрезания части деталей пред производством центрования.

Для выполнения нескольких операций выпускают сверлильные  станки, способные осуществлять операции по сверлению, фрезерованию, отрезанию. Это так называемые комбинированные или агрегатные станки, к ним относятся сверлильно-отрезные, сверлильно-расточные, сверлильно-фрезеровочные и другие. Автоматизация и программирования современного сверлильного станка, позволяет значительно снизить время и затраты на обработку отверстий деталей, а также повысить качество работ.

В конструкции станка может присутствовать устройство для  подачи охлаждающей жидкости на обрабатываемую поверхность. Такие приспособления устанавливаются на сверлильных станках при обработке твердых материалов, это делается во избежание перегрева и повреждения инструмента. Основными техническими характеристиками сверлильного станка являются мощность станка, максимальный размер сверления, ход шпинделя или максимальная глубина отверстия, габариты рабочего стола, максимальный размер заготовки, конус шпинделя, частота вращения, габариты и масса всего станка.

 

 

Обрабатывающие центры

Обрабатывающие центры – предназначены для обработки массива древесины, плит ДСП и МДФ. На центрах изготавливаются как столярные изделия (окна, двери, лестницы), так и мебельные детали (фасады, столешницы и т.п.). Обрабатывающие центры ведут свое происхождение от сверлильно-фрезерных станков с числовым программным управлением. Отличает их от своих более простых собратьев обязательное наличие сменщика инструмента, ограждения рабочей зоны, а также других необязательных опций, таких как конвейер, для удаления стружки, подача охлаждающей жидкости в зону резания через шпиндель и др. 
В зависимости от расположения оси вращения шпинделя обрабатывающие центры делятся на вертикальные и горизонтальные. Оба типа станков предназначены для автоматического и полуавтоматического выполнения разнообразных операций по обработке металлических деталей с высокой скоростью и точностью. Возможна обработка заготовок из черных и цветных металлов, их сплавов и пластмасс в условиях мелкосерийного и серийного производства. В качестве концевого инструмента могут применяться сверла, зенкеры, метчики, развертки, широкий ассортимент фрез из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, а также - в случае высокоскоростных шпинделей - инструменты для шлифования и полировки.

Как уже говорилось, все  обрабатывающие центры (ОЦ) оснащены автоматическим сменщиком инструментов (ACИ в русской аббревиатуре или ATC – Automatic Tools Changer – в английской). Сочетание АСИ и программного управления контроллером ЧПУ позволяет добиться высокой точности и низкой шероховатости металлообработки в сочетании с высокой производительностью. Емкость АСИ, как правило, составляет от 6 до 60 позиций. Такой набор инструментов дает возможность на одном станке осуществлять полный цикл изготовления детали от чернового фрезерования до чистовой обработки поверхности.

Общая отличительная  особенность обрабатывающих центров  от других многокоординатных станков состоит в том, что у ОЦ шпиндель крепится на неподвижной консоли. Изменяемый вылет шпинделя представляет собой одну из координат (осей), а перемещение стола в двух горизонтальных направлениях - еще 2 оси.

В то время, как большинство  обрабатывающих центров имеет 3-мерную систему перемещения инструмента относительно детали, для обработки изделий сложной формы зачастую требуется управление режущим инструментом или деталью (столом) еще по одной или нескольким дополнительным координатам (осям). Для таких работ предназначены 4-, 5- и 6- координатные ОЦ. Некоторые 3-координатные станки по заказу могут быть изготовлены в 4- и 5-координатном исполнениях.

Обрабатывающие центры стандартно комплектуются системой позиционирования и калибрования положения обрабатывающего инструмента. Опционально возможна комплектация приборами для контроля вылета и диаметра режущего инструмента (например, фирмы Renishaw). Применение таких устройств экономит время, необходимое на подготовку и наладку станка. Лазерные системы позиционирования дают возможность контролировать взаимное положение детали и инструмента, а также геометрию обрабатываемой поверхности непосредственно во время работы, что увеличивает точность и повторяемость операций.

Вертикальные  обрабатывающие центры 3-координатные

Это наиболее распространенный тип обрабатывающих центров. В таком  исполнении охлаждающая жидкость поступает  к месту обработки по внешним  гибким каналам, либо подается в зону резания сквозь шпиндель. В последнем случае охлаждение группы шпиндель-инструмент-деталь является более эффективным, что позволяет увеличить скорость и точность обработки.

В отличие от консольно-фрезерных, в этих станках отсутствует консоль, а салазки и стол перемещаются по направляющим станины, установленной на фундамент. Такая конструкция вертикального станка обеспечивает более высокую его жесткость и точность обработки по сравнению со станками консольного типа, позволяя обрабатывать детали большей массы и размеров.

Горизонтальные  обрабатывающие центры

В некоторых случаях  из-за конструктивно-прочностных особенностей деталей, особенностей их обработки, а  также необходимости отвода охлаждающей  жидкости и стружки из зоны резания, более целесообразным является применение горизонтальных обрабатывающих центров: для таких задач горизонтальное расположение шпинделя является более удобным, а иногда без него просто не обойтись.

Подобно вертикальным, горизонтальные обрабатывающие центры предназначены  для комплексной обработки корпусных  деталей из черных и цветных металлов, выполнения операций сверления, зенкования, развертывания, растачивания отверстий по координатам и др.

Вертикальные  фрезерные обрабатывающие центры с  ЧПУ Milltronics (США)

Вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ — это машина для точной и производительной сверлильно-фрезерной  обработки заготовок из различных материалов, включая металлы повышенной твердости и прочности, отвечающая современным требованиям металлообработки. Литая чугунная станина, изготовлена с дополнительными ребрами, которые придают конструкции повышенную жесткость. Фрезерные станки с ЧПУ могут оснащаться двигателями различной мощности. Передача вращения от двигателя к шпинделю осуществляется с помощью прямого привода, ременной передачи или редуктора. На станках установлены линейные шариковые или роликовые направляющие по всем 3-м осям. Дополнительно на станке можно устанавливать поворотный стол для обработки заготовки в 4й и 5й осях.

Горизонтальные обрабатывающие центры Milltronics (США)

Фрезерные обрабатывающие центры с горизонтальным расположением  шпинделя. Основное применение обработка  корпусных деталей. Оснащение четвертой  осью позволяет производить многопозиционною обработку за одну установку, что существенно увеличивает производительность и качество обработки. Станки выпускаются с размерами стола 854×510 мм, 1500×660 мм, 1200×1500 мм.

Обрабатывающие  центра серии DL-MH(SY)

        

 Токарные обрабатывающие центры с ЧПУ с наклонной станиной    

 Токарные обрабатывающие  центры с ЧПУ с наклонной  станиной серий  DL-MH и DL-MHSY предназначены для патронной, центровой обработки и обработки заготовок с высокой точностью, наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем, различной сложности, включая нарезания резьб. Обработку можно производить в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле одновременно по двум координатам.

• На станках по программе можно производить токарную обработку в патроне: обточку, расточку, обработку конических и фасонных поверхностей, подрезку торцев, проточку канавок, нарезание резьбы резцом, обработку деталей типа крышек, фланцев, втулок, валиков, коротких осей, мелких корпусов, стаканов, полумуфт, обработку внутренних поверхностей центровым инструментом.
• Станки оснащены системой ЧПУ FANUC , количество осей управления - 2+1шпинд (2D). Для станка DL 12-позиционная револьверная головка входит в базовую комплектацию.
• Наличие на станке револьверной головки позволяет значительно расширить технологические возможности станка, увеличить производительность, повысить качество обрабатываемых деталей.
• Станина станка наклонная, расположена под углом 45-70 градусов, оснащена независимой системой удаления стружки и подачи СОЖ.
• Высокоточный жесткий шпиндель, специально разработанный для высокоскоростного точения.
• Высокоскоростное резание может быть выполнено с применением новейших инструментальных материалов.
• Постоянная скорость резания при обработке разных диаметров - качественно обработанная деталь.
• Рабочее пространство закрывается защитными кожухами. Станок имеет удобный доступ к подвижному пульту ЧПУ.
• Материал обрабатываемых деталей: все виды сталей, чугуны, легкие сплавы, цветные металлы.

 

     Металлообрабатывающие  станки с ЧПУ, отличаются высокой  скоростью резания, точностью  позиционирования, исключительной  надежностью за счет применения  первоклассных механических и  электронных комплектующих таких  фирм, как THK, Timken, Fanuc, современных средств контроля производства, а также принципиально новыми решениями в конструкции и компоновке станков.    

 Современные, высокопроизводительные  станки с ЧПУ используется  во всех отраслях промышленности - автомобильной, энергетическом машиностроении, аэрокосмической, приборостроении, а также при производстве оборудования для нефтегазового сектора.  
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Многое из того, что  производится в результате человеческой деятельности в настоящее время, делается на металлорежущих станках  или с помощью машин, изготовленных с применением таких станков. Их спектр очень широк – от строгальных станков с ручным управлением до компьютеризованных и роботизованных систем. Конструкции металлорежущих станков изменяются во времени. Появляются новые механизмы, расширяются технологические возможности, повышаются производительность и качество обработки.

Металлорежущие станки должны отвечать постоянно возрастающим требованиям к оборудованию: обрабатывать новые материалы, конструкции заготовок  и деталей; обеспечивать техническую и экологическую безопасность персонала. Основными направлениями развития металлорежущих станков являются:

- Повышение производительности  станков;

- Повышение точности  обработки на станках;

- Переналаживаемость  станков, их гибкость;

- Повышение надежности работы станков.

Всем этим требованиям  должны удовлетворять станки для  изготовления конкурентоспособной  продукции в условиях рынка. Станочное  оборудование из-за его высокой стоимости  должно эффективно использоваться конкретным потребителем, что возможно только при условии его интенсивной эксплуатации с максимальным использованием фонда рабочего времени.

 

 

 

Литература.

1. Металлорежущие системы машиностроительных производств: Под редакцией Г.Г. Земского и О.А. Таратынова. – М. 1988г
2. Станки с програмным управлением. Справочник. – М. 1975г
3. Металлорежущие станки. Учебное пособие для вузов. Н.С. Колев, Л.В. Краснченко, Н.С. Никулин и др. – М: Машиностроение 1980г
4. И.М. Кучер. Металлорежущие станки. Машиностроение. – Ленинград 1969г
5. Ю. Н. Кузнецов. Станки с ЧПУ – К. Высшая школа 1991г
6.  Л.В. Голованов «Соперники резца» М.: «Машиностроение» 1973
7. Н.Н. Чернов «металлорежущие станки» М.: Машиностроение 1987
8. Г.М. Стискин, В.Д. Гаевский Токарные станки с оперативным программным управлением К.: 1989
9. С.Н. Головенков, С.В. Сироткин «Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением. 2-е изд.Перераб.и доп. М.: машиностроение 1988
10. Харченко А.О. Станки с ЧПУ и оборудование гибких производственных систем: Учебное пособие для студентов вузов. – К.: ИД «Профессионал», 2004.
11.   Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело. Уч. Пособие для проф. техн. училищ. – М: Высшая школа, - 1972.
12.   Ятченко С.В. «Токарное дело», М.: Сельхозгиз, 1958 г.
13. В.В. Лоскутов. Сверлильные и расточные станки. М.: Машиностроение, 1981.-152с. с: ил.
14. Б.И. Черпаков, Т.А. Альперович. Металлорежущие станки: Учебник для нач. проф. образования. - М.: Излательский центр «Академия», 2003
15. И.З. Винников. Сверлильные станки и работа на них: Учебник для СПТУ. 5-е изд., перераб. и доп. - М., Высш. шк., 1988.
16. http://www.rscstanki.ru