Технические характеристики обрабатывающих центров с ЧПУ.
Операционный блок по осям: Х Y Z
максимальная величина рабочих перемещений, мм 3060 1080 155
максимальная скорость позиционирования м/мин 100 100 30
мощность двигателей привода, кВт 1,8 0,85 1,3
Вертикальный фрезерный шпиндель
частота вращения, мин -1 1000 …24000
мощность, кВт 7,5
число инструментов в магазине , шт. 10
Сверильная группа
частота вращения, мин -1 4000
число шпинделей: вертикальных 14
горизонтальных 6
мощность, кВт 2,0
Дисковая пила
частота вращения, мин -1 5000
диаметр, мм 120
мощность двигателя, кВт 1,7
Вакуумный насос
производительность, м 3 /час 100
мощность двигателя, кВт 2,4
частота вращения, мин -1 1440
Обрабатывающий центр для обработки щитовых и брусовых заготовок с порталом.Компоновка обрабатывающих центров с подвижным столом (столами) и стационарным порталом расширяет их технологические возможности и повышает производительность. В пятикоординатных центрах движение по оси Х отрабатывает стол, а все остальные – инструментальная головка.
Сварная конструкция портала имеет по обе стороны продольные направляющие, по которым по оси Y перемещаются инструментальные головки. Их может быть несколько, причем различного назначения. Например, на рис ,б показаны две головки 6 и 10 с набором сверлильного, фрезерного и пильного инструмента и одна кромкооблицовочная головка 3 на противоположной стороне. Конструкция инструментальных головок аналогична рассмотренной выше для станка консольной компоновки. Имеются группы сверл и фрез, а также шпиндель для съемного инструмента. Однако, отсутствие консоли увеличивает жесткость головки и, следовательно, повышает точность обработки и улучшает динамические характеристики.
На противоположной стороне портала расположена головка 3, в которой закрепляется сменный агрегат позволяющий выполнять все операции облицовывания прямоугольных и круглых щитов с точной стыковкой. Сбоку на портале крепится магазин 1 выдачи кромок. Головка подходит к нему, захватывает конец кромки и начинает движение к облицовываемой детали. Пленка разматывается с рулона и при достижении нужной длины обрезается ножом. Головка подходит к детали и начинает процесс облицовывания, поворачиваясь при этом налюбой угол до 360 градусов. Происходит приклеивание, снятие продольных и поперечных свесов, сглаживание кромок. При облицовывании круглых деталей стыковка кромки происходит настолько точно, что не требуется дополнительная обрезка кромки. Работа может вестись как с прямым нанесеним клея так и с предварительно проклееными кромками. В первом случае головка дополняется устройством для нанесения клея, а во втором нагревателем для акивации клея.
Перемещение головок осуществляется от шагового двигателя и зубчато-реечную передачу срегулируемым натягом. Каждая головка имеет свой инструментальный магазин.
Два рабочих стола 2 и 9 перемещаются по паправляющим качения по оси Х поперек движения головок.Крепление заготовок на столах – с помощью вакуум системы. Привод механизмов подачи столов аналогичен приводу головок.
Обрабатывающий центр для деталей дверей и окон. В рассмотренном выше обрабатывающем центре вопрос высокой производительности и технологической гибкости решался за счет большого количества режущего инструмента и быстрой его смены с помощью инструментальных магазинов. В основу данного обрабатывающего центра положен принцип комбинированного инструмента. Он заключается в том, что на одном многопозиционном шпинделе, имеющим настроечное перемещение вдоль своей оси, монтируются насадные фрезы различного профиля рис. Их суммарная высота может достичь 700 мм. Фрезы подобраны так, что из сочетания их профилей складываются несколько заданных профилей обрабатываемых деталей. Переход от одного профиля к другому происходит только за счет перемещения шпинделя по высоте без какой-либо настройки или смене режущего инструмента. Рассмотрим это на примере обработки деталей рамы оконного блока.
Рама состоит из двух верхних и двух боковых деталей рис. , а и две боковые детали имеют внутренний профиль П1, а нижняя с водоотводящей планкой – профиль П2. На торцах верхней и нижней деталей рамы вырабатываются пружины Т3, а на боковых деталях – шипы соответствующего типа Т1 и Т2. Следовательно, для изготовления рамы требуется оснастить шипорезный шпиндель 2 тремя типами фрез профилей Т1, Т2, Т3, а фрезерный шпиндель продольного фрезерования – двумя типами инструмента для профилей П1 и П2.
Шипорезный и участок продольной обработки располагаются под прямым углом друг к другу, поэтому эти обрабатывающие центры называют «угловыми» (рис. . б). Детали укладываются на каретку 1. Каретка имеет поворотный стол, позволяющий обрабатывать заготовку под различным углом. При движении каретки по направляющим заготовки отторцовываются пилой 2 и на их торцах формируется шип. На вертикальном (шипорезном) шпинделе 3 смонтирован набор фрез различного профиля. Для изменения профиля обработки достаточно переместить шпиндель по высоте на нужную величину. Если необходимо обработать заготовку с двух концов цикл повторяется.
После окончания нарезания шипов заготовки автоматически передаются на вальцовый механизм подачи 10 участка продольно-фрезерной обработки. С помощью фрезерных шпинделей 6, 7, 8 формируется поперечное сечение детали. Конструкция шпинделей аналогичная шипорезному шпинделю. Окончательную обработку осуществляет продольная пила 9.
На станке 15 станка Г-образной формы расположены суппорты шипорезного и продольно-фрезерного участков (рис. ). Подача заготовок и их неподвижное базирование на шипорезном участке осуществляется кареткой 10 , снабженной направляющей линейкой 9, контрпрофилями 6, торцовым переставляемым упором 8 и пневмоприжимами 9. Набор сьемных контрпрофилей (подпоров) крепят на поворотном кронштейне и вводят в работу в зависимости от профиля, вырабатываемого на конус детали. Контрпрофили изготавливают из твердой древесины и используют для предотвращения скосов на выходе инструмента при торцовом встречном фрезеровании. Направляющая линейка может быть повернута для обработки деталей со скошенными торцами. Привод каретки от электродвигателя через промежуточные передачи. Каретка перемещается по роликовым направляющим, закрепленные на станке.
Пильный суппорт 4 представляет собой пилу с зубьями для пиления древесины поперек волокон, установленную на валу специального электродвигателя. Суппорт имеет двухкоординальную настройку.
Шипорезный суппорт 3 снабжен шпиндельным блоком с набором режущих инструментов для получения трех и более профилей на торцах обрабатываемых деталей. Смена профилей производится позиционированием шпинделя по высоте. Привод шпинделя от электродвигателя через ременную передачу (за счет смены шкивов)
Продольно-фрезерный участок состоит из суппортов профильного фрезерования, пильного суппорта 18 и вальцового механизма 13 подачи. Суппорт 2 может осуществлять встречное или при изменении вращения попутное фрезерование. При встречном фрезеровании он участвует в формировании профиля заготовки наравне с суппортом 1, снимая часть припуска. При обработке по периметру склеенных рамок (рис. ,б) он работает с попутной подачей для уменьшения сколов только на заключительной стадии обработки в зоне фрезерования углов рамки. В этом случае на шпиндель этого суппорта устанавливают набор фрез попутного фрезерования. Позиционированием по высоте обеспечивается выбор фрез требуемого профиля.
Фрезерный суппорт 1 выполнен только для встречного фрезерования различных профилей, достигаемых как и на других фрезерных шпинделях позиционированием. Инструментальный блок имеет набор из трех, четырех и более типов насадных фрез. Привод обеих шпинделей через ременную передачу , перегулируемый.
Пильный суппорт 18, оснащенный круглой пилой для продольного пиления, выполняет различные функции: выпиловку дополнительной детали (штапика) при выборке четверти у продольного и поперечного брусков створки, распиловку заготовки на две кратные детали и др. Он представляет собой электродвигатель с закрепленной на валу круглой пилой.
Подвижное базирование заготовки на участке продольного фрезерования происходит по столу 6 и боковым направляющим линейкам. Механизм подачи 13 заготовок выполнен в виде консольно закрепленной балки, на которой установлены приводные подпружиненные вальцы. По высоте, на размер обрабатываемой заготовки бока настраивается вручную или с помощью электромеханического привода. Кроме того ее можно поднять, поворачивая вокруг продольной оси и тем самым обеспечить свободный доступ к режущим инструментам. Электродвигатель 14 через промежуточные передачи обеспечивает бесступенчато регулируемую скорость подачи.
Имеются обрабатывающие центры этого типа, в которых устанавливаются дополнительные суппорты для выборки гнезд под фурнитуру и выборки пазов в брусках створки или коробки.
Для улучшения условий обслуживания к станку пристраивают дополнительно возвратный роликовый конвейер или разворотный стол для повторной обработки деталей.
Многоцелевой станок оснащают системами управления переналадкой рабочих органов двух видов: программирование с помощью размещенных на пульте электрических переключателей (контакторное управление); программирование путем задания параметров обработки на клавиатуре пульта или в диалоговом окне монитора. Введенные параметры запоминаются в долговременной памяти компьютера станка и далее, вызовом нужной программы с пульта, осуществляется автоматическое управление работой станка. Весь процесс прохождения детали через станок обеспечивается в этом случае только нажатием кнопки.
Современные модели станков снабжают электронной связью (интерфейсом) с персональным компьютером технологического отдела предприятия. В этом случае данные из отдела в диалоговом режиме передаются в меню пульта управления станков. Таким образом, станок полностью может быть интегрирован в производственный процесс предприятия с электронной обработкой данных.
Технические характеристики угловых обрабатывающих центров
Наибольшие размеры обработки, мм
деталей: толщина 100
ширина 120
длина 2175
рамок в сборе толщина 80
ширина 1120
длина 2120
Шипорезный участок
мощность пильного суппорта, кВт 2,2
частота вращения, мин 3000
диаметр пилы, мм -
мощность фрезерного суппорта, кВт 7,5-11
частота вращения, мин 3500-4000
скорость подачи заготовок, м/мин 5-18
мощность двигателя подачи, кВт -
Участок продольно-фрезерной обработки
мощность фрезерного шпинделя, кВт -
частота вращения, мин 6000
мощность пильного суппорта, кВт -
частота вращения, мин 3000
скорость вращения, м/мин 6-12
мощность электродвигателя подачи, кВт 1,1
Габаритные размеры, мм -
масса, кг -
Автоматический присадочный центр проходного типас системой ЧПУ и двумя рабочими стволами. В производстве изделий малыми партиями или по индивидуальному заказу значение имеет время на перенастройку станка. Поэтому присадочные станки с поперечной подачей деталей, обеспечивающие цикл обработки за 4 – 8 секунд, в малосерийном производстве оказываются не эффективными, поскольку их перестройка длится до нескольких десятков минут. Одношпиндельные сверлильные обрабатывающие центры, даже оснащенные многошпиндельными сверлильными головками , не обеспечивают нужной производительности, так как полная обработка одной детали длится от 30 секунд до нескольких минут.
Для того, чтобы обеспечить максимальную производительность процесса при сокращении времени перенастройки оборудования, оптимизировать управление производством созданы сверлильно-присадочные станки с продольной подачей щитов (рис. ) для сверления в пласть и кроики щитовых деталей.
Станки могут быть оснащены многими дополнительными агрегатами и выполнять вертикальное и горизонтальное сверление, операции фрезерования по пласти и кромкам, пропиливание пазов, нанесения клея в отверстия, установку шкантов и фурнитуры. Для этого имеется устройство автоматической замены инструмента. Станок можно встраивать в автоматические линии.
На жесткой сверной станине монтируется рабочий стол, состоящий из четырех секций, предназначенных для транспортировки и базирования обрабатываемых заготовок. Первая и четвертая секции являются загрузочным и разгрузочным соответственно устройством. На них расположены раменные конвейеры 1 (рис. ), приводимые в движение электродвигателем с переменной скоростью, регулируемой с помощью инвертора. Вторая и третья секции составляют рабочую зону. В каждой из этих секций имеются следующие устройства: боковая линейка , внутри которой установлены фотоэлементы для контроля позиции обрабатываемых щитов. При необходимости сверления горизонтальных отверстий со стороны линейки она после того как детали сбазированы с помощью пневмоцилиндров , может быть повернута и опущена под стол. Прижим щитовых деталей к линейке производит боковой толкатель 5 . Позиционирование толкателя осуществляется посредством цепей, расположенных на станке в поперечном направлении и приводимых в движение электродвигателем, управляемым инвертором, который находится под рабочим столом. Остановку деталей при их подаче в рабочую зону, а также окончательное базирование производят с помощью крайних выдвигающихся упоров . При подаче щита они выдвигаются при удалении щитов из рабочей зоны, утапливаются. Для фиксации детали во время ее обработки имеются вакуумные присоски , располагающиеся между конвейерными лентами под столом. После того как закончится базирование детали, присоски с помощью пневмоцилиндров поднимаются и прилегают к поверхности детали. Форма присосок – прямоугольная с белой прокладкой на кромке, которая прилегает к детали. В центре присоски имеются отверстия, через которые вытягивается воздух вакуумным насосом . В передней части станка имеются клапаны, которые изменяют поток воздуха в присоске: после позиционирования воздух удаляется для прилегания присоски к поверхности детали, а после окончания обработки в фазе опускания, воздух подается в присоски для отсоединения детали.
Перемещение детали происходит по направляющим , изготовленным из материала имеющего шероховатую поверхность. Ремни для переноса деталей также как и в других секциях, приводятся от с переменной скоростью, управляемой инвертором. Кроме того ремни установлены на подвижное устройство, которое поднимается в момент подачи деталей в рабочую зону. После того как деталь сбазирована на крайние упоры и линейки, ремни опускаются ниже поверхности направляющих, а вакуумные присоски поднимаются.
Вдоль рабочей зоны над столом по оси Х по направляющим перемещаются две каретки. Движение осуществляется от электродвигателя через зубчатое колесо и зубчатую рейку, закрепленную на станине под направляющими, чтобы предотвратить перекос каретки на противоположной стороне, также зубчатые рейки и шестерня.
Высокая скорость подачи (70 м/мин) , регулируемая программной обработки при помощи инвентора, сокращают время обработки детали. Смазка направляющих – централизованная. На концах обоих направляющих и на каретке смонтированы резиновые стопоры.
На каждой каретке находится по два суппорта, которые перемещаются вдоль осей Y и Z и приводятся в движение посредством винтов с бесконечной шариковой опорой двигателями, управляемыми ЧПУ и инвертором. Направляющая вдоль оси Y также смазывается системой смазки. Каждый суппорт оснащен 20 вертикальными шпинделями для сверления с верхней стороны детали. Кроме того, установлены 4 шпинделя для горизонтального сверления с боковых сторон детали: 3 вдоль оси Х и 1 вдоль оси Y. Привод в движение шпинделей осуществляется посредством единственного электрического двигателя, управляемого инвертором, который перемещает все шпиндели одновременно; естественно, во время обработки вращаются также и шпиндели без инструментов. Горизонтальные шпиндели со сверлильными инструментами опускаются до отметки, зафиксированной в программе обработки затем приближается к детали, перемещая, в зависимости от случаев, суппорт (подача вдоль оси Y) или каретку (подача вдоль оси Х) таким образом, осуществляется сверление. Эти шпиндели так расположены на головке, чтобы горизонтальные сверла были вне поля действия вертикальных сверл. Вертикальное и горизонтальное сверление производится раздельно пневмоцилиндрами по команде с управляющего компьютера. Подьем и опускание каждого шпинделя управляется пневматически, контроль осуществляется электроклапаном. Кроме того, на каждой оперативной головке станка установлен электрошпиндель, оснащенный пневматическим устройством для установки и снятия инструмента, на который можно устанавливать различные типы инструментов для выполнения фрезерования кромки. Можно даже устанавливать головку с угловым контрприводом для выполнения особых обработок на деталях, как, например, многофункциональные головки для раскроев и фрезерования под наклоном. При необходимости можно установит (как альтернатива электрошпинделю) также и циркулярную пилу для раскроя детали.
Электрошпиндель, устпновленный сбоку сверильной группы, вращается независимо от других шпинделей, но так как он зафиксирован к оперативной головке, он выполняет те же горизонтальные и вертикальные перемещения (соответственно оси Y и Z)
Перемещение суппорта на каретке происходит по направляющим от отдельного двигателя, управляемого инвентором по сигналам с управляющего компьютера, через винт с бесконечную шариковую опору (ходовую гайку). Центральная станция смазки с пневматическим насосом обеспечивает подачу жидкой смазки на эти подающие элементы. Группы шпинделей, расположенных на суппортах смазываются периодически вручную термоустойчивой смазкой, поскольку при частоте вращения 4000 мм -1 температура подшипников достигает величины 85 – 90 о Группы шпинделей, находящихся на суппортах. Оснащены патрубками особого профиля, для вытяжки стружки и пыли в общую систему аспирации центра.
На суппортах имеется еще одна пневматическая головка, на штоке которой закреплен прижим. После того, как закончено базирование по упорам и линейке, прижим опускается и обеспечивает плотное прилегание детали к базовым поверхностям.
Станок огражден по периметру защитным ограждением, в котором на входе и выходе деталей имеются сьемные панели. Передней стороной станка определена та, с которой установлен толкатель. Здесь расположен пульт управления и находится оператор.
Цикл работы станка выглядит следующим образом. Деталь поступает на первую загрузочную секцию станка и ускоренно перемещается до прохода через фотоэлемент, который определяет присутствие детали и дает команду на замедление скорости. Затем деталь входит в первую и вторую секции рабочего стола и останавливаются при контакте с четырьмя передними упорами. Если деталь короткая, то она может остановится и не дойдя до упоров. Передние упоры поднимаются только в тот момент, когда деталь находится в зоне обработки. После остановки деталей ленточные конвейеры начинают обратное движение до тех пор, пока деталь не соприкоснется с задними упорами. В этот момент ленты конвейера опускаются, толкатель прижимает детали к боковой линейке, вертикальный прижим на суппорте прижимает деталь к базирующей поверхности продольных направляющих, присоски поднимаются до уровня направляющих и
вакуум. Боковой толкатель отходит, вертикальный прижим поднимается. Базирование детали закончено и начинается ее обработка. Если необходимо сверлить отверстия со стороны линейки, то последняя опускается под стол, давая доступ к кромке детали. В конце обработки деталь освобождается от захвата присосок, после чего перемещается в четвертую разгрузочную секцию. Возможны различные варианты: одновременная обработка двух деталей на второй и третьей секциях или последовательная обработка, обычно применяемая при больших размерах деталей или разнообразных операциях обработки, например, сверление и пиление. В этом случае часть операций выполняется на первой каретке, затем после перемещения на один шаг заканчивается инструментом второго портала. В это время первый портал производит обработку следующего щита. В результате за счет сокращения перемещения шпиндельных головок сокращается вспомогательное время обработки и увеличивается производительность.
Режимы работы станка контролируются посредством программного обеспечения и числового программного управления. Существует рабочий список, в котором приводятся наименование деталей, которые могут быть обработаны на станке. Для каждой детали пишется рабочая программа ее обработки, задается ей имя, а затем вводится в рабочий список. Оператору остается только выбрать программу из окна «выбор программы» на компьютерной стойке станка или вписать в рабочий интер…… пользователя имя программы.
Принципиальное отличие этого станка от существующих автоматизированных сверлильно-присадочных станков заключается в следующем. В них с помощью компьютера реализуется только программа настройки станка на заданную деталь и в процессе обработки рабочие шпиндели находятся в фиксированном положении. Чтобы обработать другую деталь надо произвести перенастройку станка, а это требует времени. В рассмотренном станке шпиндельные головки перемещаются вместе с суппортом по программе, которая может быть изменена в течение одной минуты.
На этих станках становится возможным еще более глубокое управление процессом обработки. На заготовки наносится штрихкод, который содержит сведения об операциях и размерах обработки, которым он должен быть подвергнут в соответствии с технологическим процессом. Станок при поступлении заготовки, считывает эту информацию и автоматически перенастраивает на нужную программу. Это исключает предварительную сортировку заготовок по типоразмерам.
Точность обработки полностью отвечает условиям взаимозаменяемости, что позволяет осуществить поставку изделий заказчику в разобранном виде, без проведения контрольных сборок. Станки имеют следующую техническую характеристику:
Скорость подачи, м/мин:
кареток - 70
шпинделей по оси Х - 100
-«- -«- -«- по оси Y - 95
-«- -«- -«- по оси Z - 42 - 5
Общее количество шпинделей:
вертикального сверления - 80
горизонтального сверления по оси Х - 12
-«- -«- -«- сверления по оси Y - 4
скорость вращения сверл, мин 1 - 4000
установленная мощность, кВт - 25