Агрегатные и многоцелевые станки и автоматические линии

 

Достоинства агрегатных станков:

· высокая производительность благодаря многоинструментной обработке;

· меньшая занимаемая площадь; o стабильность точности обработки (6…10 квалитет);

· невысокая квалификация операторов;

· многократное использование нормализованных узлов;

· сокращаются сроки и затраты на проектирование и изготовление станков;

· возможность автоматизации цикла обработки и переналадки на обработку заготовок нескольких типоразмеров.

Основными унифицированными единицами агрегатных станков являются (рисунок 1):

· силовые узлы (головки) и столы; o транспортные устройства;

· шпиндельные узлы; o зажимные устройства;

· базовые корпусные детали и др.

Станина 9 – основная несущая часть станка, на которую устанавливаются поворотный делительный стол 8 и силовые головки 2. Для установки на станке силовых головок служат стойки 1 и проставочные плиты (подвижные, неподвижные) 4,9, выполненные в виде коробчатой формы, которые в неподвижном варианте жестко крепятся на станке, а в подвижном – перемещаются по направляющим станка. При многошпиндельной обработке отверстий или фрезеровании плоскостей к силовым головкам крепятся сверлильные или фрезерные многошпиндельные коробки 3. Управление станком осуществляется с пульта. Силовая головка – унифицированный узел, предназначенный для сообщения инструменту главного движения и движения подачи. Головки бывают с выдвижной пинолью, с перемещаемым корпусом, с выдвижной пинолью и перемещаемым корпусом.

 

Рисунок 1 – Конструкция агрегатного станка

1 – стойка; 

2 – силовая головка; 

3 – многошпиндельная коробка; 

4 – станина боковая; 

5 – силовой стол; 

6 – одношпиндельная расточная бабка;

7 – станина центральная; 

8 – поворотный делительный стол; 

9 – станина-подставка

 

 

 

Поворотный делительный стол и поворотные барабаны служат для обработки деталей в разных плоскостях и имеют соответственно вертикальную и горизонтальную ось поворота. Силовые головки, поворотные делительные столы и барабаны, станины и стойки являются нормализованными узлами.

Агрегатно-модульный принцип предусматривает применение в одной и той же системе нескольких повторяющихся узловых модулей или их частей, выполняющих самостоятельную функцию, например, инструментальные модули (узловые модули).

  Модуль – это узел, который автономен конструктивно и функционально и может быть использован в устройствах различного назначения. Кроме узловых модулей разработаны также станочные модули, представляющие собой многоцелевые станки (МЦС), имеющие автоматизированный накопитель приспособлений – спутников с обрабатываемыми заготовками, которые обеспечивают непрерывную автоматическую работу станка в течение нескольких часов.

Основное преимущество станочного модуля – использование унифицированных и взаимозаменяемых столов-спутников в сочетании с универсально-сборной оснасткой, что позволяет обрабатывать заготовки, отличающиеся как по форме, так и по размерам, и производить их установку и закрепление вне рабочей зоны станка в процессе обработки. При этом отпадает надобность в специальных установочных и зажимных приспособлениях.

Таким образом, в настоящее время используются как станочные, так и узловые модули. основные преимущества агрегатно-модульного принципа (АМП) построения МЦС заключаются в следующем.

· увеличение гибкости при построении компонентов и комплексов и целом, наиболее полно и эффективно решающих конкретные технологические и производственные задачи;

· возможность перехода к типовому проектированию, сокращающему объем и сроки разработки конструкторской документации;

· сокращение сроков создания комплексов благодаря запуску и производство основных его унифицированных компонентов параллельно с разработкой конструкторской документации;

· снижение стоимости изготовления компонентов комплексов вследствие серийного изготовления унифицированных элементов на специализированных заводах;

· расширение фронта работ по автоматизации производства в машиностроении путем привлечения мощностей заводов-потребителей для сборки и монтажа агрегатов и систем из унифицированных элементов, поставляемых специализированными заводами;

· увеличение надежности работы комплексов в связи с применением апробированных конструкций унифицированных элементов.

Любая агрегатно-модульная система может быть представлена как набор агрегатных узлов (силовых агрегатов, инструментальных модулей, носителей заготовок и др.) и как номенклатура станков – модификаций, которая может быть скомпонована из этих узлов. Оптимальное построение агрегатно-модульной системы заключается в максимальном сокращении разнообразия узлов при одновременном увеличении модификации станков.

Виды агрегатирования. Построение агрегатно-модульных систем может производится на основе анализа технологических возможностей систем агрегатирования и их конструктивных признаков.

Различают следующие виды агрегатирования:

· компоновочное – создание различных компоновок станков из унифицированных узлов. Например, по расположению шпинделя в пространстве, количестве шпиндельных бабок и т.д.;

· размерное (параметрическое) – создание станков с различными размерами в пределах одной компоновки. Например, мощность привода, размеры стола, диапазон подач и т.д.;

·  модификационное – создание модификаций в пределах одного размера станка. Например, емкость инструментального магазина, наличие устройств смены инструмента и т.д.

· гибкий производственный модуль (ГПМ) помимо целевого станка включает в своем составе дополнительные устройства и приспособления для реализации следующих основных функций:

· автоматизации переналадки, осуществляемой по вызову необходимой управляющей программы по коду обрабатываемой детали;

· самодиагностирование с помощью устройства ЧПУ, и выработка необходимых действий, а также индикация информации о состоянии технологической системы;

· поддержание функционирования модуля путем автоматической подачи заготовок в необходимых количествах, инструментов-дублеров и их автоматического ввода в работу, автоматической поднастройки инструментов по результатам контроля обрабатываемых поверхностей, поддержания заданных параметров работы систем и механизмов станка, адаптации режима обработки применительно к условиям процесса резания.

На рисунке 2 показан ГПМ, выполненный на базе двухшпиндельного токарного станка для обработки де талей типа тел вращения. В состав ГПМ входят станок 1, оснащенный автоматизированными зажимными патронами для крепления заготовок и магазином 2 инструментов с устройством 4 для их автоматической замены (при износе, поломке). Промышленный робот (ПР), оснащенный четырьмя манипуляторами 5 предназначен для автоматической смены заготовок 6. Он может производить смену в двух шпинделях: снять обработанные детали и установить новые заготовки, взятые с поддонов 9 транспортно-накопительной системы 8, оснащенной манипуляторами 7 и 10 для перемещения поддонов, может устанавливать заготовки на призмы поворотного стола 11, где они кантуются и одновременно контролируются, что позволяет сократить вспомогательное время. Устройство 4 и промышленный робот перемещаются вдоль станка по порталу 3.

 

Рисунок 2 – ГПМ для обработки деталей типа тел вращения

 

Агрегатные станки с ЧПУ. Станки, построенные из унифицированных элементов, управляемых по числовой программе, и оснащенные устройствами ЧПУ, получили название агрегатных станков с ЧПУ. Пример компоновки агрегатного станка с ЧПУ представлен на рисунке 3.

Агрегатный станок с ЧПУ состоит из следующих унифицированных элементов:

· поворотного стола 1;

· центральной станины 2;

· стойки 3 (три стойки) со шпиндельной бабкой 4;

· механизма автоматической смены инструмента (три механизма) 5;

· крестового стола 6;

· крестово-поворотного стола (два стола) 7.

 Обрабатываемая деталь закрепляется на планшайбе поворотного стола, установленного на центральной станине, вокруг стола расположены три силовых агрегата (силовой агрегат состоит из стойки со шпиндельной бабкой, установленной подвижно на крестовом либо крестово-поворотном столе), осуществляющих одновременно обработку детали.

На всех трех силовых агрегатах шпиндельные бабки перемещаются по направляющим стоек в вертикальном направлении (координаты Y, Q, V).

Рисунок 3 – Компоновка агрегатного станка с ЧПУ.

 

Стойка со шпиндельной бабкой установлена на агрегате I на крестовом столе и перемещается в направлениях оси шпиндели (координата Z) и перпендикулярно к этому направлению (координата X). На агрегатах II и III стойки со шпиндельными бабками установлены на крестово-поворотные столы и перемещаются в направлении оси шпинделя (координаты R и W) и по дуге, центр которой совпадает с осью планшайбы поворотного стола (координаты D и Е). Таким образом, на агрегате I шпиндельная бабка перемещается по трем прямолинейным координатам X, Y, Z, а на агрегатах II и III – по двум прямолинейным (соответственно Q,

R и V, W) и по одной поворотной (соответственно D и Е). Наличие возможности перемещения по координатам D и Е составляет существенную особенность конструкции станка, позволяющую изменять угол между осями трех шпинделей, и тем самым позволяет обрабатывать поверхности детали одновременно тремя агрегатами, расположенные друг к другу под различными углами. Каждая силовая головка (шпиндельная бабка) агрегатного станка с ЧПУ может перемещаться по трем координатам, что обеспечивает резкое увеличение операционного поля станка; силовые агрегаты станка оснащены магазинами инструментов и механизмами автоматической смены инструментов, что обеспечивает выполнение на станке при автоматическом цикле его работы большое число технологических операций; управление координатными перемещениями подвижных органов станка, работой шпиндельных бабок, сменой инструмента, технологическими командами осуществляется от устройства ЧПУ. На этих агрегатных станках можно автоматически выполнить комплексную обработку детали за один установ и быстро их переналаживать на обработку других деталей. Переналадка станка заключается в замене управляющей программы и – в случае необходимости – приспособления для установки детали и инструментальных наладок в магазинах силовых агрегатов. Таким образом, агрегатные станки с ЧПУ по своим технологическим возможностям можно отнести к классу многооперационных многошпиндельных станков. На агрегатных станках с ЧПУ выполняются следующие технологические операции: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание отверстий, нарезание резьбы метчиком, а также прямолинейное и контурное фрезерование. В зависимости от конфигурации детали и геометрии обрабатываемых поверхностей, рабочий стол станка может быть поворотным с вертикальной и горизонтальной осями вращения планшайбы, наклонно-поворотным и прямолинейного перемещения. К станине рабочего стола могут быть пристыкованы крестовые, крестово-поворотные столы и столы прямолинейного перемещения в различных комбинациях.