Фрезерные станки с ЧПУ

Каждому направлению перемещений рабочих органов фрезерных станков с ЧПУ присваиваются функция определенной координаты координатной системы данного станка и соответствующее обозначение (оно же адресный символ), например X, Y, Z, W и др. Чтобы все станки, изготовляемые в разных странах и разными предприятиями, имели одинаковые значения направлений перемещений и соблюдалось необходимое единство трактовки, принят международный стандарт ISO— R841 (ИСО).

Положения и направления осей координатных систем фрезерных станков показаны на рис. III.6. Положительным (+) направлением перемещения РО стачка принято считать то, при котором обрабатывающий инструмент или заготовка отступают друг от друга. Отрицательным (—), — когда они сближаются.

Положительными направлениями вращательных движений приняты направления вращения правых винтов при их (мысленных) перемещениях в положительных направлениях осей X, К, Z. Стрелками, обозначенными буквами со штрихами (+Х' + Y') показаны положительные направления перемещений заготовок, а стрелками с буквами без штрихов (+Х) — те же направления перемещений инструмента от носительно заготовок. Рис.III.6. Расположение и направление осей координатных систем фрезерных станков

Фрезерные станки с ЧПУ в зависимости от применяемой в них системы программного управления имеют дополнительную индексацию в составе шифра.

• Индекс Ф1 обозначает, что станок оборудован цифровой индикацией и преднабором. Цифровая индикация — это наглядная информация при помощи световых табло на пультах управления. Индикатироваться могут: числовые значения перемещений, направления перемещений, частоты ФСУ вращений, скорости подач, номера кадров, номера (позиции) инструментов и др.
• Индекс Ф2 сообщается станкам с позиционными системами ЧПУ (на фрезерных станках обычно не применяется).
• Индекс ФЗ означает, что станок оборудован системой контурного ЧПУ для автоматического управления движением одновременно по двум или трем координатам.
• Индекс Ф4 придается шифрам многооперационных станков со смешанными системами как позиционного, так и контурного ЧПУ. Многооперационные станки обычно оборудуются автоматизированной сменой инструмента и многоинструментальнымн магазинами.

Термин «преднабор» обозначает способность управляющего устройства «запомнить» предварительно заданные ручным набором с пульта ограниченные по составу действия, в том числе перемещения РО, которые затем будут выполнены станком в процессе обработки в автоматическом режиме.

По технике преобразования управляющего сигнала в непрерывное перемещение РО контурные системы ЧПУ составляют три группы: шаговые, счетно-импульсные (суммирующие) и фазовые. Наибольшее применение во фрезерных станках отечественного производства получили шаговые системы.

Шаговая система ЧПУ приведена на рис. III.7. В этом случае ввод программы осуществляется с перфоленты через фотосчитывающее устройство ФСУ в интерполятор И. Преобразованные сигналы команд в виде электроимпульсов, соответствующих числа и частоты генерации поступают в усилитель считывания УС и далее — в распределитель импульсов РИ, который распределяет импульсы по обмоткам статора шагового двигателя ШД. Мощность ШД недостаточна для того, чтобы непосредственно вращать через передачу ходовой винт РО.

С целью усиления крутящего момента вращение передается через гидроусилитель моментов ГУ. Питание ГУ маслом (рабочее тело) осуществляет гидронасосная станция, имеющая самостоятельный привод. Рис.III.7. Схема шаговой системы ЧПУ

Шаговые двигатели позволяют преобразовывать импульс в строго фиксированный угол поворота и тем самым переместить РО через винтовую пару на точный линейный размер.

Шаговый электродвигатель (рис. III.8) трехстаторный. Статор 1 с тремя параллельными группами полюсов вмещает ротор 2 (на валу 3), который, как и статор, имеет три группы с равными количествами полюсов Каждая группа полюсов ротора смещена относительно другой на ⅓ межполюсного расстояния. Обмотки 5 электромагнитов 4 статора соединены последовательно в секции I, II, III и питаются током независимо друг от друга.

При очередном включении напряжения в секциях I, II, III (одна из секций находится под током) ротор совершает шаговые повороты на углы, соответствующие совмещению полюсов магнитов статора с магнитами ротора 2. Напряжение в секции обмотки поступает как бы порциями, вызывающими каждый раз поворот на 0,75°. Рис.III.8. Шаговый электродвигатель

Гидроусилитель моментов (рис. III.9, а) состоит из аксиально-поршневого гидродвигателя 1, золотника 3 и крана-распределителя 2, соосно соединенных между собой и с шаговым двигателем 4. Он производит увеличение мощности привода, действующего от маломощного ШД. Гидродвигатель 1 приводится во вращение маслом, поступающим от гидронасоса через отверстие [по стрелке а (рис. III.9, б)). Масло на слив удаляется из гидроусилителя через кольцевую канавку и паз золотника в отверстие с (рис. III.9,в).

Поршневая система двигателя получает его порциями синхронно с шаговыми поворотами ротора электродвигателя. Это достигается вращением крана-распределителя 2 (рис. III.9, а) непосредственно ШД, что обеспечивает работу золотника 3 (рис. III.9. б), а следовательно, и гидродвигателя в том же режиме. Рис. III.9. Гидроусилитель моментов привода с шаговым двигателем

Точные по длине перемещения — продольные — стола, поперечные — салазок стола, вертикальные — ползуна шпинделя, — достигаются автоматически с помощью шариковых винтовых пар. В шариковых винтовых парах трение скольжении заменено трением качения, в силу чего они имеют незначительный закручивающий момент сил. Это обстоятельство исключает упругое закручивание в цепи привода подачи, которое в условиях работы обычных винтовых пар вызывает дополнительные перемещения РО после прекращения вращения электродвигателя.

Надежная работа шариковых винтовых пар обеспечивается тщательной промывкой и защитой от пыли. На рис.III.10 показана шариковая винтовая передача. Ходовой винт 1 с полукруглыми формами ниток соединен с такой же гайкой 4 через непрерывную и замкнутую цепь шариков 2. Замыкание, позволяющее шарикам возвратиться на исходный виток, совершается по наружной трубке 3. Рис. III.10. Шариковая винтовая передача

Системы ЧПУ могут быть замкнутыми и разомкнутыми. В замкнутых производится автоматический контроль выполнения величин перемещений. Он осуществляется при помощи датчиков обратной связи ДОС и блоков сравнения БСр. ДОС находится на РО и при его перемещении непрерывно вырабатывает импульсы обратной связи, которые посылает в БСр. Здесь происходит сравнение их числа с числом командных импульсов. Когда число импульсов совпадает, т. е. когда система отработает заданное перемещение, подается команда на остановку РО. Шагово-импульсные системы являются разомкнутыми.

Вертикально-фрезерный консольный станок с ЧПУ модели 6P13Ф3-01 (рис. III 11) широко распространен. Он оборудован контурной шагово-импульснои системой типа Н33-1М. Устройство ЧПУ обеспечивает одновременное управление по трем координатам (X, Y и Z).

Приводы подач электрогидравлические, одинаковые для продольной 5, поперечной 1 и вертикальной подач (на рисунке привод вертикальной не виден, находится сзади, за верхней частью ползуна шпинделя). Вращение кранов-распределителей гидроусилителей осуществляется от шагового двигателя типа ШД5-Д1М. Гидродвигатели гидроусилителей типа 332Г18-24 питаются от гидростанции Г48-44Г (размещается сзади сганка). Электрошкаф о и находятся рядом, слева от станка. Пульт ручного управления 2 помимо тумблеров и кнопок обеспечивает задание команд: «Автоматический режим»; «Пуск программы»; «Пуск гидравлики»; «Установка в ноль координат X и У». Ползун шпинделя 4 оборудован электромеханическим зажимом инструмента, электродвигатель которого расположен наверху ползуна. Рис. III.11. Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ модели 6Р13ФЗ-01: 1 —  привод подач салазок; 2 — пульт управления станка; 3 — электрошкаф; 4 — ползун шпинделя; 5   —  привод подач стола

Стол станка и его салазки снабжены измерительными линейками, позволяющими производить перемещения на нужные значения с точностью размера до 0,5 мv. Продольные перемещения стола и поперечные — салазок ограничиваются электрическими конечными выключателями и жесткими постоянными упорами, равноудаленными от оси шпинделя.

Механизм зажима (рис. III. 12) имеет следующее устройство: в сквозном центральном отверстии шпинделя 8 станка установлена тяга 2, нижний (для горизонтальных станков — передний) конец которой имеет трапециевидной формы прямоугольную в своем сечении головку 1. Тяга 2 не может вращаться, так как длинная шпонка на ее тонкой ступени входит в шпоночный паз кольца, впрессованного в отверстие шпинделя. С другого конца тяга 2 имеет резьбовое отверстие. Электродвигатель 6 оборудован удлинителем вала 5, на конце которого смонтирована кулачковая полумуфта 7, другой конец удлинителя опирается на шарикоподшипниковую опору, расположенную в концевой части отверстия шпинделя.

Кулачковая полумуфта 7 подпружинена в осевом направлении. Винтовой валик 3 первоначально несколько завинчен в резьбовое отверстие тяги. На другом его конце закреплена вторая кулачковая полумуфта 4. Рис.III.12. Устройство механизма для закрепления инструмента

Переходные конусные втулки режущих инструментов (рис. III. 13) дополняются захватами, которые могут быть отрегулированы по длине на размер а. Это достигается завинчиванием (или отвинчиванием) захвата 1 во втулку 3.

После того как размер а получен, захват эаконтривается контргайкой 2. Устанавливается этот захват так, чтобы его Т-образный паз был перпендикулярен к ведущим пазам 4 втулки 3. Переходная втулка 3 с режущим инструментом вводится в конусное отверстие шпинделя таким образом, чтобы при се повороте на 90° пазы 4 совместились с шипами в шпинделе по рис. III. 12. Затем переключателем на пульте управления станка включается зажим. Окончание зажима определяется по прощелкиванию кулачковых муфт. Рис. III.13. Переходная конусная втулка для зажима инструмента на станке модели 6Р13Ф3-01