Предварительная наладка всех элементов станка, приспособления и инструмента

В ряде случаев обязательно решение достаточно сложных размерных цепей.

В станках, налаженных по предварительным расчетам размерных цепей, выход инструмента в нуль программы (если положение нуля программы заранее точно определено координатами) может быть запрограммирован в одном из первых кадров УП. Однако напомним, что при наладке станка приспособление для крепления детали должно быть установлено на столе станка и его базовые поверхности должны быть выверены по осям относительно базовой точки стола, а инструмент заранее налажен относительно базовых точек.

Рассмотренный метод не всегда удобен. Во-первых, он требует сложных расчетов и сравнительно длительной наладки станка, а во-вторых, не гарантирует от ряда ошибок (ошибки расчетов, ошибки наладки и т.п.).

Разработка УП, в которой за нуль программы принимают какой-либо элемент приспособления или детали. Подобный элемент приспособления может быть выполнен, например, в виде точной втулки 2 (рис. 153, а), запрессованной в корпус 1 приспособления. Во втулку при настройке станка вводят оправку 3, установленную в конусе шпинделя станка. Это позволяет выверить исходные положения рабочих органов по осям Хп У. Затем оправку выводят из втулки и заменяют фрезой 4 (рис. 153,6). Исходное положение по вертикали (ось 2) выверяют по торцу фрезы с помощью концевой меры 5 заданной высоты к.

Оправка для выверки может быть выполнена с конусом, а соответствующая базовая втулка — с центровым отверстием (рис. 153, в).

При наладке приспособлений положение базовых втулок может быть точно выверено относительно начала координат станка, если предполагается работа в абсолютной системе координат. Подобные втулки быстро обеспечивают установку инструмента в нуль программы, если работа ведется в приращениях.

Если за нуль программы принимается какой-либо элемент обрабатываемой детали, то инструмент выверяют относительно этого элемента. В случае если за нуль программы принят центр какого-то заранее выполненного в заготовке базового отверстия, для установки инструмента в нуль программы используют различные центроискатели.

Рис. 153 Установка элементов станка Рис. 154 Установка элементов станка в

в исходное положение с использованием исходное положение по осям X и У с помощью
базовых втулок. втулок мерной калиброванной оправки

Наладка станков, УЧПУ которых снабжены плавающим нулем. Смысл плавающего нуля в том, что начало отсчета в системе координат станка можно смещать в пространстве во всем диапазоне перемещений рабочих органов. Если при любом положении рабочих органов на пульте УЧПУ нажать соответствующую кнопку сброса геометрической информации, то на табло цифровой индикации загорятся нули. Начало отсчета координат при этом смещается в новую точку, соответствующую данному расположению рабочих органов. Положение этой точки относительно нуля станка можно зафиксировать с помощью имеющегося на пульте УЧПУ набора декадных переключателей, которые называются переключателями смещения нуля и сдвига нуля.

При наличии у системы плавающего нуля наладка рассматриваемого станка заключается в следующем. Деталь (или приспособление) устанавливают на столе станка без строгой фиксации положения относительно базовой точки стола. Необходимо лишь обеспечить параллельность базовых плоскостей соответствующим осям. Далее при ручном управлении перемещениями стола боковой поверхностью калиброванной (мерной) оправки диаметром й, закрепленной в шпинделе, поочередно касаются боковых плоскостей установленной детали (рис. 154). Вместо калиброванной оправки можно использовать любой калиброванный режущий инструмент, например фрезу, и определять момент касания вращающегося инструмента по следу базовой поверхности. При этом на табло индикации фиксируют числовые значения координат хМNx и.уМNy,. Совершенно ясно, что искомые координаты нулевой точки детали составят:

х₀=хМNx-В-d/2; уо=уМNy-Н-d/2.

Диаметр калиброванной оправки известен, известны также размеры Н и В заготовки (или детали).

Значения хо куо, полученные расчетом, необходимо набрать на соответствующих декадных переключателях сдвига нуля на пульте УЧПУ. Это означает, что начало системы координат станка (точка М) совместилось с нулевой точкой детали IV, и все отсчеты координат будут выполняться относительно нее. Теперь для совмещения оси инструмента с нулевой точкой достаточно (ручным управлением) добиться положения рабочих органов, при котором на табло цифровой индикации будут нули. Кроме того, пользуясь индикацией, можно установить инструмент в любой точке, определенной в системе координат детали, т.е. в той системе, в которой рассчитана УП.

Еще проще устанавливается нуль по оси 2. Для этого инструментом, закрепленным в шпинделе (при этом не обязательно знать его вылет), касаются зеркала стола или базовой (по оси Т) поверхности приспособления. Затем на декадном переключателе смещения нуля по оси Ъ набирают цифры, которые были зафиксированы на табло цифровой индикации. Например, если табло показало цифры го, то они со знаком минус и должны быть набраны. Это и определит новый нуль по оси Ъ (рис. 155).

Рис. 155 Установки нуля по оси 2

Установка истинного положения детали или базовых элементов приспособления с помощью съемного настроечного кубика с мерным пазом на одной из сторон. За счет встроенных в поверхность корпуса 1 постоянных магнитов 2, 5 и 4 (рис. 156, а) кубик может довольно устойчиво прикрепляться к базирующим поверхностям приспособлений. Для повышения износостойкости кубик закален до высокой твердости. Он предназначен для отсчета размера К от плоскости, к которой прикреплен. В шпиндель станка устанавливают оправку с закрепленным в ней рычажным индикатором (рис. 156,6). Наконечник индикаторвводят в паз кубика, касаются одной из боковых сторон паза, настраивают индикатор на нуль, поворачивают шпиндель на 180° и фиксируют показания индикатора при касании наконечником противоположной стороны паза. Смещая шпиндель относительно стола, добиваются положения, когда ось шпинделя совпадает с осью симметрии паза. Это означает, что шпиндель по соответствующей координате отстоит от базовой поверхности приспособления, к которой кубик прикреплен, на расстояние К (размер К отгравирован на кубике). Используя показания цифровой индикации (индицируется размер у МN), легко подсчитать расстояние уМW от начала координат станка до базирующей поверхности приспособления в данном координатном направлении: уМW=уМN-К. ВеличинауMWи будет размером, на который надо сместить нуль по оси Y

Рис. 156 Установка элементов станка с использованием мерного кубика.

Рассмотренный метод установки элементов стали в исходное положение при использовании мерной оправки достаточно точен, если размеры Н и В заготовки в процессе обработки на данном станке не изменяются и две из сторон заготовки приняты за базовые, а оси координатной системы детали совпадают с ними.

В ряде случаев при программировании начало координатной системы связывают с деталью, т. е. с элементами поверхностей, которые обрабатываются на данном станке, поскольку большей частью программирование (составление РТК) ведется исходя из чертежа готовой детали. Поэтому на практике применяют другие методы установки элементов станка с ЧПУ в исходное положение.

Отыскание нуля программы путем проб. Оператор (наладчик) с малым опытом чаще всего отыскивает положение нуля программы путем нескольких проб. По карте наладки он выясняет, на каком расстоянии от обрабатываемой поверхности заготовки располагается точка, характеризующая исходное положение рабочих органов. В эту точку он с большой долей приближенности смещает рабочие органы, отмеряя расстояние между инструментом и заготовкой универсальными измерителями (линейкой, штангенциркулем). Во избежание брака оператор несколько отдаляет за счет положения нуля программы инструмент от заготовки, проводит по программе пробную обработку некоторых поверхностей, проверяет результаты обработки, замеряя размеры обработанных поверхностей. По результатам пробной обработки и замера уточняется нулевое положение программы путем изменения фактического расположения рабочих органов. После повторной обработки оператор вносит поправку в положение нуля программы. Убедившись в правильности расположения нуля программы, надо сбросить показания цифровой индикации и, нажимая на кнопки, направить рабочие органы в нуль станка. Показания цифровой индикации означают расстояния между нулем станка и нулем программы. Очевидно, что описанный метод наладки не является самым рациональным, так как требуемое положение нуля программы достигается в результате нескольких проб.

Отыскание нуля программы по цифровой индикации. Опытные операторы (наладчики) для быстрого и точного определения расстояния между нулем станка и нулем программы в ручном режиме обрабатывают в размер крайние в сторону инструментов поверхности заготовки и в этом положении сбрасывают на нуль показания цифровой индикации. Отведя рабочие органы в нуль станка, рассматривают показания цифровой индикации по каждой из координат как сумму величин, где первая — искомое расстояние между нулем станка и нулем программы (смещение нуля), а вторая — перемещение по программе из нуля программы до обрабатываемых поверхностей. Вторую часть суммы берут из текста программы или карты наладки.

Пример 1. Отыскание положения нуля программы при наладке токарного станка. Программист в карте наладки указал, что программируемая отсчетная точка Р2 (рис. 157) при положении суппорта в нуле программы отстоит от начала координат программы (точка IV) на расстояние Xо= 195мм и Zо=365 мм. Начало координат программы выбрано на пересечении оси вращения и правого чистового торца детали. Нетрудно подсчитать, что вершине резца № 1 для достижения точки 0 нужно пройти по оси Х путь Х1=Хо-Wx1 = 45 мм, а по оси 2 — путь Z1=Z0-Wz1 =210 мм. Естественно, что положение вершины резца известно и задано относительно точки F2 резцедержателя величинами Wх]= 150 мм и Wх2= 155 мм.

Z0=365

Рис. 157 Установка элементов токарного станка в исходное положение.

Можно предложить следующий порядок работы:

1. переключатель режима работ установить в положение «ручное управление»;

2. подвести резец к заготовке;

3. подрезать торец заготовки, проверяя полученный размер 1, до выхода вершины резца на ось;

4. центр револьверной поворотной головки занимает положение Р4;

5. сбросить на нуль показания цифровой индикации;

6. передвинуть суппорт в положение Р4, определенное заранее относительно нуля станка;

7. центр поворотной головки смещается в положение Р4;

8. записать показания цифровой индикации по осям X и Z (соответственно величины Xи и Z_И);

9. они представляют собой координатные расстояния между точками РЗ и Р4;

10. подсчитать размеры смещения нуля; хсм=хи-45мм; ZСМ=Zи-210 мм;

11. набрать на декадных переключателях устройства смещения нуля значения х_см и z_СМ со знаком минус.

Переход рабочих органов из нуля станка в исходную точку может быть заранее запрограммирован и осуществляется автоматически при обработке программы, причем команда на смещение нуля (например, G58М61) носит условный характер, в ней нет размерной информации. При обработке этой команды УЧПУ смещает рабочие органы в положение, которое определено числовыми значениями, набранными на декадных переключателях смещения нуля на пульте УЧПУ. Изменения чисел на переключателях вызовет изменение смещения при той же самой команде (G58М61). После выполнения всех перемещений, заданных УП, рабочие органы вернутся в исходную точку, если в программе смещение нуля не было отменено. А это может быть осуществлено введением в УП соответствующей команды (например, G53М61).

Наладка в станках с оперативным управлением. Наладка расположения инструмента в координатной системе программы предельно облегчена в станках с оперативным (ручным программным) управлением. Здесь возможна работа не налаженным вне станка инструментом, так как УЧПУ имеет специальный режим размерной привязки инструмента.

На станках 16К20Т1 и 16К20ФЗ, оснащенных устройством оперативного управления «Электроника НЦ-31», процедура размерной привязки осуществляется следующим образом:

1) выбирают начало координат программы, например на правом чистовом торце детали;

2) вызывают нужный инструмент, например упорно-проходной резец;

3) включают вращение шпинделя и в режиме ручного управления резец подводят к заготовке; управляя маховиком, производят наружное обтачивание заготовки на длине, достаточной для измерения наружного диаметра;

5) останавливают шпиндель и измеряют диаметр проточенной поверхности;

6) УЧПУ переводят в режим размерной привязки инструментов и измеренный диаметр нажатием на клавиши вводят в память устройства;

7) включают вращение шпинделя, в режиме ручного управления резец подводят к торцу заготовки и обрабатывают торец;

8) инструмент отводят по оси X, останавливают шпиндель, измеряют расстояния по оси 2 от начала координат программы до проточенного торца;

9) УЧПУ переводят в режим размерной привязки инструментов и измеренную величину вводят в память.

УЧПУ обладают еще одним достоинством, близким по значению к плавающему нулю; позволяют пересчитывать положение программируемой точки. Эту возможность используют при работе несколькими инструментами или при обработке деталей, закрепленных в многопозиционных приспособлениях. Она реализуется командой G92 управляющей программы при работе в абсолютной системе. Команда G92 подтверждает любое новое положение программируемой точки относительно начала координат программы (или наоборот). Суть использования этой команды покажем на примере.

Пример 2. Токарная обработка деталей двумя инструментами. Программируемая точка р2 (см рис. 157), принадлежащая суппорту, имеет относительно точки IVкоординаты: х0=195 мм; z0 = 365 мм. Координаты вершины инструмента № 1 (резца) относительно программируемой точки: 1УХ1= 150 мм; Ш21= 155 мм. Координаты инструмента № 2 (сверла): Wх2=119 мм; Wz2 = 348 мм. Координаты вершины первого инструмента, когда он находится в нуле программы (точка 0) относительно начала координат (точки IV): Х1=45 мм; Z1=210 мм; вершина второго инструмента после поворота револьверной головки окажется в нуле программы, определенном координатами Х2 = 76 мм; Z2 = 17 мм.

Начало программы работы резца описывается таким кадром: G90 Х45 Z210 (геометрическая информация записана условно в миллиметрах). Этим кадром программируемая точка совмещается с вершиной резца, имеющей координаты X1 = 45 мм; Z1 = 210 мм, и одновременно подтверждается положение начала координат в точке W Никаких перемещений суппорта не происходит. Все дальнейшее программирование выполняется в удобном для расчета и проверки программы виде, например: приближение резца к торцу заготовки без смещения по оси X— кадр G01 Х45 20; перемещение вершины резца в точку W— кадр G01 Х0 20; уход в нуль программы — кадр G01 Х45 2210ит.д.

После смены инструмента рабочее положение займет сверло. Координаты вершины сверла (х2 = 76 мм; z2 =17 мм) отличаются от координат резца, однако с помощью команды G92 можно пересчитать положение программируемой точки таким образом, что программирование будет выполняться в удобном виде: G92 Х76 217. Происходит пересчет положения программируемой точки, которая смещается в точку с координатами х = 76 мм; z=17 мм; тем самым она совмещается с вершиной сверла.

Таким образом, команда G92 предшествует работе каждого нового инструмента. По этой команде без фактических перемещений рабочих органов станка смещается положение отсчетной программируемой точки (точки F) относительно одного и того же начала координат (точки W) и происходит ее совмещение с вершиной инструмента.

Можно использовать команду G92 также для облегчения программирования и отладки программы обработки нескольких деталей, установленных в разных позициях одного приспособления, или нескольких приспособлений на одном рабочем столе станка. В этом случае управляющую программу рассчитывают не в единой системе координат, а в нескольких (для каждой обрабатываемой детали). Многопозиционную обработку часто выполняют на сверлильных, фрезерных, расточных и многоцелевых станках.

Список литературы.

1. Бушуев В.В. «Станочное оборудование автоматизированного производства» том 1; М: «Станкин» 1993.

2. В.Э. Пуш «Металлорежущие станки»: М: «Машиностроение»1986

3. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. Т.2.Ч1. Расчет и конструирование узлов и элементов станков/ А.С.Проников, Е.И.Борисов, В.В.Бушуев и др.; Под. общ. ред. А.С.Проникова.- М.: Издательство МГТУ им.Н.Э.Баумана; Машиностроение, 1995г.

.

4. Ведерников Ю.А. Проектирование и расчет приводов главного движения станков с ЧПУ, Часть I; Учебное пособие, Н.Челны, 1996г.

5. В.Э. Пуш «Конструирование металлорежущих станков»: М: «Машиностроение»/1986.

6. Н.С. Ачеркан «Металлорежущие станки»: М. «Машиностроение». 1965.

7. Ведерников Ю.А., Хусаинов Р.М. «Проектирование и расчет направляющих металлорежущих станков» - Набережные Челны: Издательство КамПИ, 2002.

8. Ведерников Ю.А.: «Проектирование и расчет приводов подач станков с ЧПУ». Набережные Челны; КамПИ 1994.

9. Станки с числовым программным управлением (специализированные)/ В.А.Лещенко, Н.А.Богданов, И.В.Вайнштейн и др.; под.общ.ред.В.А.Лещенко. – 2-е изд, перераб. и доп. – М.: Машиностроение,1988.

10. В.Л.Добровольский “Фиксирующие устройства в автоматических станочных системах”.-М. “Машиностроение”,1989.

11. Бушуев В.В. «Станочное оборудование автоматизированного производства» том 2, М: «Станкин» 1994.

12. Металлорежущие системы машиностроительных производств: Учебное пособие для студентов технических вузов / О.В.Тартынов, Г.Г.Земсков, И.М.Баранчукова и др. – М.:Высш.школа, 1988.

13. Ведерников Ю.А. «Проектирование и расчет приводов подач станков с ЧПУ» - Набережные Челны: Издательство КамПИ, 2002.

14. В.В.Бушуев Основы конструирования станков-М.: «Станкин»,1992

Содержание. стр.

I. Технико-экономические показатели и критерии работоспособности……………………………………………………2

II. Начальные показатели качества станка. Точность, прочность, жесткость, сопротивление усталости,

динамическая точность………………………………………………………………………………………….6

III. Стойкость станка к действию вредных процессов: колебательные процессы, износостойкость

детали и узлов станка…….……………………………………………………………………………………..12

IV. Порядок проектирования и документация МРС……………………………………………………………...15

V. Патентоспособность, стандартизация в станкостроении. Пути ускорения проектных работ…………….18

VI. Основы художественного конструирования в МРС. Эргономические требования………………………..22

VII. Понятиеавтомати полуавтомат, цикл автомата. Проблемы смены инструмента и обеспечения качества

на автоматах………………………………………………………………………………………………………………29

VIII Токарно-револьверные станки………………………………………………………………………………..38

IX. Конструкция и наладка токарно-револьверного полу автомата на примере I336M……………………….40

X. Принципы работы автомата продольного точения, фасонно-отрезные автоматы………………………………………..44

XI. Токарные многошпиндельного станки. Общие сведения……………………………………………………53

XII. Конструкция и наладка горизонтального многошпиндельного полуавтомата на примере 1Б 240-6К…..57

XIII. Токарный вертикальный многошпиндельный полуавтомат…………………………………………………61

XIV. Токарно-копировальные станки: Назначение, принцип работы. Фрезерно-копировальные станки……...65

XV. Агрегатные станки, назначение, компоновки, основные узлы, их разновидности. Устройство многошпиндельного сверлильного агрегатного станка……………………………………………………………72

XVI. Конструкции, компоновки и наладка токарных станков с ЧПУ…………………………………………….78

XVII. Конструкции токарных обрабатывающих центров

Конструкции узлов полярной координаты. ………………………………………………………………….....91

XVIII. Конструкции и назначение фрезерно-сверлильно-расточных обрабатывающих центров………………..98

XIX. Конструкции инструментальных магазинов обрабатывающих центров. Кодирование инструментов…105

XX. Обзор конструкции станков с ЧПУ, зубофрезерные, шлифовальные, агрегатные

Шлифовальные станки с ЧПУ………………………………………………………………………………….110

XXI. Термины и определения в области робототехники. Основные показатели промышленных роботов. Общие характеристики и классификация……………………………………………………………………….114

XXII. Координаты промышленных роботов. Структурные и кинематические схемы основных станочных промышленных роботов…………………………………………………………………………………………...121

XXIII. Основы проектирования промышленных роботов………………………………………………………….129

XXIV. Анализ привода главного движения, используемых в МРС. Требования к приводам

главного движения……………………………………………………………………………………………131

XXV. Компоновки приводов главного движения для станков нормальной и высокой точности……………....136

XXVI. Графоаналитический расчет коробок скоростей. Граничные условия…………………………………….138

XXVII. Простые и сложные структуры коробок скоростей. Переборная группа………………………………….142

XXVIII. Способы управления переключением скоростей, блокировки. Однорукояточные механизмы

и механизмы с предварительным набором скоростей и подач…………………………………………….145

XXIX. Выбор двигателя. Динамика привода главного движения………………………………………………….152

XXX. Приводы главного движения в станках с ЧПУ. Характеристики, требования к характеристикам

приводов главного движения. Двигатели в приводах главного движения станков с ЧПУ. Их

характеристики…………………………………………………………………………………………….....157

XXXI. Конструкции привода главного движения станков токарной группы с ЧПУ. Особенности

конструкции приводов главного движения станков с ЧПУ фрезерно-сверлильно-расточной

группы………………………………………………………………………………………………………….162

XXXII. Проектирование приводов главного движения с использованием многоскоростных

электродвигателей………………………………………………………………………………………………………….…165

XXXIII. Наладка станков с ЧПУ………………………………………………………………………………………169

Литература…………………………………………………………………………………………….174