Шлифовальные станки с ЧПУ

Системами ЧПУ оснащают плоскошлифовальные, кругло- и бесцентрово-шлифовальные и другие станки. При создании шли­фовальных станков с ЧПУ возникают технические трудности, которые объясняются следующими причинами. Процесс шлифо­вания характеризуется, с одной стороны, необходимостью полу­чения высокой точности и качества поверхности при минималь­ном рассеянии размеров, с другой стороны, — особенностью, зак­лючающейся в быстрой потере размерной точности шлифовально­го круга вследствие его интенсивного изнашивания в процессе ра­боты. В этом случае в станке необходимы механизмы автоматичес­кой компенсации изнашивания шлифовального круга. ЧПУ долж­но компенсировать деформации системы СИД, температурные погрешности, различия припусков на заготовках, погрешности стан­ка при перемещении по координатам и т.д. Измерительные систе­мы должны иметь высокую разрешающую способность, обеспе­чивающую жесткие допуски на точность позиционирования. На­пример, в круглошливальных станках такие приборы обеспе­чивают непрерывное измерение диаметра заготовки в процессе обработки с относительной погрешностью не более 2х10^{-5 мм. Контроль продольных перемещений стола осуществляется с по­грешностью не более 0,1 мм.}

Для шлифовальных станков используют системы типа CNC с управлением по трем-четырем координатам, но в станках, рабо­тающих несколькими кругами, возможно управление по пяти-шести и даже по восьми координатам. Взаимосвязь между опера­тором и системой ЧПУ (CNC) шлифовального станка в боль­шинстве случаев осуществляется в диалоговом режиме с помо­щью дисплея. В системе управления применяются встроенные ди­агностические системы, повышающие надежность станков.

Наиболее распространены круглошлифовальные станки с ЧПУ, дающие максимальный эффект при обработке с одной установки многоступенчатых деталей типа шпинделей, валов электродвига­телей, редукторов, турбин и т.д. Производительность повышается в основном в результате снижения вспомогательного времени на установку заготовки и съем готовой детали, на переустановку для обработки следующей шейки вала, на измерение и т.д. При обра­ботке многоступенчатых валов на круглошлифовальном станке с ЧПУ достигается экономия времени в 1,5–2 раза по сравнению с ручным управлением.

Бесцентровые круглошлифовальные станки эффективно при­меняют при обработке деталей малого и большого диаметров без ограничения длины, либо тонкостенных деталей, а также дета­лей, имеющих сложные наружные профили (поршень, кулак и т.д.). В условиях массового производства эти станки характеризуются высокой производительностью и точностью обработки. В мелкосе­рийном и индивидуальном производстве применение таких стан­ков ограничено из-за трудоемкости переналадки. Расширение об­ластей применения бесцентровых круглошлифовальных станков сдерживают два фактора: большие затраты времени на правку кру­гов и сложность наладки станка, что требует значительных затрат времени и высокой квалификации персонала. Это объясняется тем, что в конструкции этих станков существуют шлифовальный и ве­дущий круги; устройства правки, обеспечивающие придание со­ответствующей формы поверхностям шлифовального и ведущего кругов; возможность установки положения опорного ножа; меха­низмы компенсационных подач шлифовального круга на обраба­тываемую деталь и на правку, а также ведущего круга на деталь и на правку; установка положения загрузочного и разгрузочного устройств.

Применение СЧПУ позволило управлять многокоординатным функционированием бесцентровых круглошлифовальных станков. В системе управления станком используют программные модули, которые рассчитывают траектории инструмента (круга, алмаза), его коррекцию и взаимодействие с человеком. Для обработки де­талей с различными геометрическими формами (конус, шар и др.) создается программное обеспечение: диспетчер режимов, ин­терполятор и модуль управления приводами.

При обработке и правке число сочетаемых управляемых коор­динат может доходить до 19, в том числе по две-три координаты отдельно для правки шлифовального и ведущего кругов.

В условиях серийного производства применение СЧПУ обеспе­чивает гибкое построение цикла шлифования и правки, что позво­ляет быстро переналаживать станки на обработку других изделий.

Наличие многокоординатной системы ЧПУ обеспечивает боль­шую универсальность станка, малые величины подачи кругов, что позволяет эффективно управлять процессами шлифования и правки.

СЧПУ бесцентровых круглошлифовальных станков строится по агрегатному принципу (например, на станках японских фирм). На станке возможна установка любого из четырех вариантов управ­ления станком от СЧПУ:

• одна управляемая координата — поперечная подача шлифо­вального круга;

• две управляемые координаты — поперечная подача шлифо­вального круга и правящего алмаза в целях их синхронизации;

• три управляемые координаты — поперечная подача шлифо­вального круга, а также поперечная и продольная подачи алмаза при его правке;

• пять управляемых координат — поперечная подача шлифо­вального круга, а также поперечная и продольная подачи алмазов при правке шлифовального и ведущего кругов.

Использование СЧПУ для управления бесцентровыми кругло-шлифовальными станками позволяет существенно упростить кон­струкции ряда механических узлов: устройств правки (в результа­те отказа от копирных линеек, механизмов подачи алмазов и т.д.), приводов продольного перемещения устройств правки, механиз­мов тонкой подачи шлифовального и ведущего кругов, конт­рольных и контрольно-подналадочных устройств и др.