Пошук можливостей підвищити точність та зменшити трудомісткість виготовлення деталі, обробки поверхонь складної конфігурації зумовили створення багатоопераційних оброблювальних центрів, які можуть поєднувати токарну, фрезерувальну, розточувальну, свердлильну, шліфувальну та зубооброблювальну операції. Відомі токарні ОЦ з двома револьверними головками, які мають гнізда для інструменту з автономним приводом, що дає змогу виконувати позацентрові отвори в торці деталі, фрезерувальні і центрувальні роботи на зовнішньому діаметрі. Розроблений Бердичівським верстатобудівним заводом на базі токарно-револьверного 1В340Ф30 багатоцільовий верстат дозволяє двосторонню обробку завдяки автоматичному перезакріпленню деталі на верстаті. Відомі токарні верстати з ЧПК із двома головними шпінделя-ми, оснащені двома револьверними головками, керування роботою яких відбувається з одного пристрою ЧПК. Розглянемо можливості відомих токарно-фрезерних оброблювальних центрів.

Токарно-фрезерний оброблювальний центр DMG СТХ gama 2000ТС конструктивно являє собою жорстку масивну станину з напрямними, розташованими під кутом. На станині укріплені передня та задня бабки токарної частини верстата. Обидві містять шпінделі, швидкість обертання яких під час точіння сягає до 12 000 об./хв. Шпінделі можуть обертатися також позиційно, на заданий кут при фрезерній і свердлильній обробці деталі з різних сторін, та в силовому режимі — з одночасною обробкою поверхні, наприклад при косозубому фрезеруванні.

Поздовжні рухи задньої бабки виконуються від керуючої програми. Задня бабка містить субшпіндель з можливістю обробки в ньому. Після обробки деталі, закріпленої в патроні передньої бабки, можна запрограмувати підхід задньої бабки, захоплювання і затиск деталі за оброблену частину, відхід в робочу позицію, обробку лівого кінця деталі, закріпленої в патроні субшпінделя задньої бабки.

Між бабками на напрямних укріплений супорт, на якому розміщено потужну фрезерувальну головку з вертикальним високошвидкісним, до 12 000 об./хв, шпінделем.

Оброблювальний центр оснащений інструментальним магазином на 36 місць, де розміщені швидкозамінні інструменти, заміна яких програмується. Через спеціальний допоміжний інструмент у шпінделі можна розмістити різці для токарної обробки з квадратним або прямокутним перерізом.

Фрезерувальна головка зі шпінделем може повертатися на заданий кут вправо і вліво як позиційно, так і з можливістю обробки під час повертання; може рухатися вгору й вниз, праворуч і ліворуч, на оператора і від нього (вздовж осей X, Y і Z) зі швидкістю робочої подачі або прискореним рухом, забезпечуючи таким чином обробку торців, поверхонь обертання, площин під заданим кутом, контурну обробку, свердління та чистову обробку поперечних отворів, осьових і позацентрових отворів у торці деталі, нарізання різьби, нарізання зубчастих вінців на деталі, розташованій як у правому, так і в лівому шпінделі, гравірувальні роботи.

Програмованими координатами вважаються: рухи вздовж осей X, Y та Z і оберти навколо них (див. рис. 3.46). Для програмного керування верстат оснащений пристроєм ЧПК «Siemens 840 D». Верстат може оснащуватися додатково револьверною головкою на 12 інструментів з керуванням від додаткового пристрою ЧПК. Під час програмування обробки за основну прийнято систему координат токарного верстата, в координатах якої розміщена фрезерувальна головка із власною системою координат. Особливості програмування наведені в [14].

Токарно-фрезерний оброблювальний центр «Vturn-X200» (Тайвань) оснащений пристроєм ЧПК «FANUK» Зіі-А із

фрезерним шпінделем, частота обертання якого сягає до 9000 об./хв. У шпінделі можна встановлювати приводний (з автономним приводом) інструмент. Частота обертання приводного інструменту — до 18 000 об./хв. В інструментальному магазині

розміщується 40 інструментів. Інструменти з 18 гнізд мають можливість автономного приводу обертання. Керовані координати: прискорені та робочі переміщення по осі X, У та Z, координата С повороту навколо осі Z, координата А повороту фрезерної головки навколо осі X на кут ±90°.

Токарна частина верстата — передня і задня бабка, їх шпінделі обертаються з тою ж частотою — 9000 об/хв. Задня бабка може рухатися вздовж осі Z за програмою. Через шпіндель передньої бабки можлива подача прутка, керована програмою.

Знизу від осі Z в деяких модифікаціях цього верстата встановлюють додатково револьверну головку на 9 інструментів. Це дозволяє вести обробку водночас у правому і лівому шпінделі — від фрезерного шпінделя і револьверної головки. Всього на верстаті можлива обробка за допомогою 49-ти інструментів.

Механізм подачі інструменту з магазину в шпіндель і зону різання передбачає його підготовку до введення в дію заздалегідь, що забезпечує час «від стружки до стружки» не більше 3 сек.

Верстат оснащений конвеєром для видалення стружки.

Відомий токарно-шліфувальний верстат 1728С Рязанського верстатозаводу з довжиною між центрами 1000, 2000 і 3000 мм. На верстаті інструментом з фрезерної головки (за аналогією до розглянутих верстатів) виконується: точіння, контурне фрезерування, нарізання зубчастих коліс, точіння фрезою, поперечне свердління і розточування, фрезерування торців, довбання в торцях різноманітних вибірок, фрезерування на діаметрі пазів і лисок, свердління під різними кутами до осі Z отворів. У шпінделі можлива установка шліфувального круга.

 

Если вы имеете проблемы с самостоятельным выполнением сантехнических работ рекомендуем вам сервис, который предоставит вам срочный вызов сантехника на дом.

 

Розглянемо приклад програмування на сучасному багатофункціональному токарно-фрезерному верстаті «PUMA 400LMB» із пристроєм ЧПК «FANUK», оснащеному револьверною головкою на 16 інструментів, що має 8 гнізд під інструмент з автономним приводом, в яких передбачені осі обертання паралельно осям Z та X. За спеціальним замовленням може постачатись інструмент з віссю, розташованою під кутом до осі верстата. В комплект входять блоки для встановлення приводного інструменту в зазначені гнізда. Наприклад, в деталі обертання треба виконати радіальне (рис. 3.47, а) і торцеве (рис. 3.47, б) свердління.

Для випадку а вибираємо приводний інструмент зі шпін-делем, перпендикулярним осі Z; для випадку б вибираємо приводний інструмент з віссю обертання шпінделя паралельно осі Z.

Для радіального свердління «прив’язку» по Z виконуємо торканням циліндричною частиною інструмента, що обертається, підрізаного «як чисто» торця. В значенні координати Z зміщенням нуля враховуємо радіус свердла. «Прив’язку» по X виконуємо царапанням зовнішнього діаметра за правилом (див. параграф 3.3). Програму поперечного свердління для ЧПК «FANUK» подано в табл. 3.17.

Таблця 3.17

% 26; Кадр	Виконувані дії, пояснення окремих команд ПЧПК «FANUK»
	Призначення початку координат деталі в правому торці на 80 мм від дзеркала патрона
	Виведення в робочу позицію свердла ТІ, встановленого в автономний шпіндель, перпендикулярний осі Z. Активізація його коректора 01
	Підведення свердла до деталі
	Призначення обертів автономного шпінделя., режимів
	Підведення свердла в початок обробки
	Свердління отвору 06 на глибину 15 (до 010)
	Виведення свердла з отвору
	Зупинка шпінделя з автономним приводом
	Відхід в позицію заміни інструмента
	Кінець програми

Розглянемо програмування обробки чотирьох отворів у торці деталі (рис. 3.47, б). «Прив’язку» свердла виконаємо торканням його вершини підрізаного в розмір торця і торканням циліндричною частиною свердла під час його обертання зовнішнього діаметра проточеної в розмір деталі (див. параграф 3.3). Програму обробки наведено в табл. 3.18.

Таблиця 3.18

%27; Кадр	Виконувані дії, пояснення окремих команд ПЧПК «FANUK»
	Призначення початку координат деталі в правому торці на 70 мм від дзеркала патрона
	Виведення в робочу позицію свердла Т4, встановленого в автономний шпіндель, паралельний осі Z. Активізувати його коректор 04
	Підведення свердла до деталі
	Призначення обертів автономного шпінделя, режимів
	Підведення свердла в початок обробки
	Свердління отвору 06 на глибину 16
	Виведення свердла з отвору
	Перехід в діаметрально протилежну точку
	Свердління отвору 06 на глибину 16
	Виведення свердла з отвору
	Введення кутового програмування (координата С) обертів навколо осі Z
	Введення циліндричної інтерполяції, С20 — радіус деталі
	Поворот головного шпінделя на 90J, G0 не рекомендовано
	Кінець циліндричної інтерполяції
	Свердління отвору 06 на глибину 16
	Виведення свердла з отвору
	Перехід в діаметрально протилежну точку
	Свердління отвору 06 на глибину 16
	Виведення свердла з отвору
	Скасування кутового програмування «С», подачі ЗОР, головний шпіндель працює зі швидкістю різання
	Зупинка обертання автономного шпінделя
	Відвід інструмента в позицію заміни
	Кінець програми

Розглянемо програмування обробки шпонкового паза на деталі, зображеній нарис. 3.48, інструментом (шпонковою фрезою) з автономним приводом з віссю, перпендикулярною осі Z. «Прив’язку» шпонкової фрези виконаємо торканням її циліндричною частиною підрізаного в розмір торця і торканням її торця під час обертання зовнішнього діаметра проточеної в розмір деталі, як зазначено в параграфі 3.3.

Програму обробки наведено в табл. 3.19.

Таблиця 3.19

% 28; Кадр	Виконувані дії, пояснення окремих команд ПЧПК «FANUK»
	Призначення початку координат деталі в правому торці на 70 мм від дзеркала патрона
	Виведення в робочу позицію фрези Т4, встановленої в автономному шпінделі з віссю, паралельною осі Z. Активізувати її коректор 04
	Підведення фрези до деталі
	Призначення обертів автономного шпінделя, режимів
	Підведення фрези в початок обробки
	Обробка паза з використанням токарного бага-
	то прохід ного чорнового поздовжнього циклу G71
	Опис оброблюваного контуру
	Зупинка обертання автономного шпінделя
	Відведення інструмента в позицію заміни
	Кінець програми

Для багатопрохідного фрезерування шпонкового паза використаємо токарний багатопрохідний чорновий цикл G71 (для пристрою ЧПК «FANUK»).

Розглянемо приклад фрезерування наскрізного ламаного паза шириною 8 мм на деталі «втулка» (див. рис. 3.49).

До початку обробки на втулці для входу кінцевої фрези просвердлено отвір 08.

Для роботи використаємо шпіндель з автономним приводом, направлений перпендикулярно осі Z. Головному шпінделю верстата задамо рух С — обертання навколо осі Z, а супорту —

рух вздовж осі Z. Обробку виконаємо в послідовності:

1) початок координат призначити в правому торці;

2) виставити деталь на верстаті так, щоб фреза 08 була концентрична отвору 08, а координата Z при цьому — 10. Відвести фрезу, перевести головний шпіндель верстата в режим обертання навколо осі Z з круговою подачею;

3) задати фрезі через автономний привід необхідну швидкість різання;

4) задати супорту поздовжній хід в точку 1 (рис. 3.49);

5) підвести фрезу на глибину різання, задати супорту поздовжній хід в точку 2, а головному шпінделю верстата — поворот за стрілкою годинника на 45°. Така інтерполяція називається циліндричною. Відбудеться фрезерування паза на відрізку 1—2';

6) наступним кадром запрограмувати переміщення супорта в кінцеву точку 3 і водночас поворот головного тттпінделя верстата на 45° проти стрілки годинника, тобто у зворотному напрямі;

7) відвід інструмента, відміна циліндричної інтерполяції, повернення системи у вихідне положення.

Програму обробки деталі наведено в табл. 3.20.

Таблиця 3.20

% 31; Кадр	Виконувані дії, пояснення окремих команд ПЧПК «FANUK»
	Початок обробки, призначення початку координат деталі в правому торці
	Виведення в робочу позицію фрези Т4, встановленої в автономному шпінделі з віссю, паралельною осі Z. Активізувати її коректор 04
	Підведення фрези до деталі
	Підведення фрези в початок обробки
	Проконтролювати розмір Z10
	Призначення обертів автономного шпінделя, режимів
	Задання роботи головного шпінделя в режимі кругової подачі навкруг осі Z
	Введення циліндричної інтерполяції, С25 — радіус заготовки
	Задання хвилинної подачі
	Заведення інструмента в отвір робочим ходом
	Фрезерування паза на відрізку 1—2'
	Зміна напряму обертання головного шпінделя, фрезерування паза на відрізку 2'—3
	Виведення фрези по X
	Зупинка обертання автономного шпінделя
	Скасування циліндричної інтерполяції
	Перехід до обертання головного шпінделя в основному режимі — різання
	Відхід в позицію заміни інструмента
	Кінець програми

Розглянемо полярну інтерполяцію на прикладі обробки шестигранника — торцевої площини деталі (рис. 3.50, а). Робочі рухи інструментів:

— головний шпіндель обертається навколо осі Z з круговою хвилинною подачею за стрілкою годинника;

— кінцева фреза обертається зі швидкістю різання від автономного шпінделя з віссю, паралельною осі Z, і рухається вздовж осі X з робочою подачею, яка автоматично узгоджується з круговою подачею головного шпінделя: за 30° повороту головного шпінделя фреза проходить відстань до мінімальної точки по X, зфрезеровуючи циліндричною рі-

зальною поверхнею площину першої половини грані. За наступні 30° повороту фреза по X відходить до максимально віддаленої точки, формуючи при цьому другу половину першої грані шестигранника. Перед цим по осі Z виконано подачу на глибину фрезерування. Для визначення повної траєкторії руху інструмента профіль шестигранника потрібно розбити на 12 відрізків вузловими (опорними) точками, в яких змінюється напрям руху фрези по осі X.

Обробка починається в точці «а», фреза максимально віддалена від осі Z (X = 023). Щоб обробити грань «а—б», потрібно фрезою робочим рухом переміститися до 020 (О— ОІ = 1,53 на рис. 3.50, а) з одночасним поворотом головного шпінделя на 30°, або 0,523 рад. (поворот програмується в радіанах: 360° = 6,28 рад., тоді 30° = 0,523 рад.).

При подальшому обертанні шпінделя фреза має відійти по X до початкової, 023, позиції, а шпіндель за цей час — повернутися ще на 30° (0,523 рад.). Таким чином буде сформовано першу грань шестигранника «а—б». При цьому «а» перейде в точку позиції 11, а «б» стане на місце «а». Для формування наступної грані потрібно повторити ті самі рухи в тій самій послідовності, і так сформувати всі шість граней. Програму обробки (% 42) подано в табл. 3.21.

Таблиця 3.21

% 42; Кадр	Виконувані дії, пояснення окремих команд ПЧПК «FANUK»
	Початок обробки, призначення початку координат деталі в правому торці
	Виведення в робочу позицію фрези Т4, встановленої в автономному шпінделі з віссю, паралельною осі Z. Активізувати її коректор 04
	Підведення фрези до деталі
	Призначення обертів автономного шпінде-ля, режимів
	Задання роботи головного шпінделя в режимі кругової подачі навколо осі Z
	Задання хвилинної подачі
	Підведення фрези в початок обробки, ввід корекції праворуч
	Введення полярної інтерполяції
	Фреза в точці 1
	Фреза в точці 2
	Фреза в точці 3
	Фреза в точці 4
	Фреза в точці 5
	Фреза в точці 6
	Фреза в точці 7
	Фреза в точці 8
	Фреза в точці 9
	Фреза в точці 10
	Фреза в точці 11
	Фреза в точці 12 (1)
	Відвід фрези по X
	Відвід фрези по Z
	Відміна корекції радіуса фрези
	Зупинка обертання автономного шпінделя
	Відміна полярної інтерполяції
	Переведення головного шпінделя в основний режим роботи (зі швидкістю різання)
	Відхід в точку зміни інструмента
	Кінець програми

Якщо конструктивно на деталі після шестигранника є канавка діаметром, що дорівнює або менший за розмір шестигранника, і шириною не менше радіуса фрези, можлива ще одна схема обробки (рис. 3.50, б). У такому разі обробка

виконується торцем циліндричної фрези зі типі йде ля з автономним приводом, вісь якого перпендикулярна осі Z. Для цього діаметр фрези має бути не меншим ширини грані, в нашому прикладі — 11,5 мм. Вибираємо фрезу діаметром 14 мм. Ширина канавки на деталі — 8 мм, що задовольняє необхідну умову.

Робочий рух фрези вздовж осі Z починається з точки на відстані радіуса фрези від торця деталі, глибина фрезерування по

де Do — діаметр охоплюючого кола

шестигранника; В — розмір шестигранника. Робочий хід фрези

радіус

фрези (7 мм), Н — висота шестигранника (5 мм), b — перебіг фрези — 1-2 мм.

Після робочого ходу виконується відвід фрези по X на величину, більшу за t, повернення в початок обробки по Z. Далі виконується позиційний поворот головного шпінделя на 60° (1,046 рад.) і фреза повторює робочий рух формування другої грані шестигранника. Це повторюється 6 раз. У табл. 3.22 наведено програму такої обробки, %45.

Програмування токарної обробки також можливе з використанням CAD/CAM-систем. У бібліотеці САМ-системи є набори типових елементарних переходів, в яких передбачено алгоритми обробки на токарних верстатах, що відповідають циклам, закладеним у пристроях ЧПК. Але оскільки обробка на двокоординатних токарних верстатах не така складна, досвідчений програміст, користуючись циклами і комп’ютерними програмами типу «Сітсо Edit», розробляє керуючі програми доволі оперативно й якісно, не потребуючи допомоги САМ-системи. Тому ці системи тут поки що не такі популярні, порівняно з фрезерною обробкою.

 

Розвиток токарного обладнання, впровадження у виробництво токарно-фрезерувальних центрів, верстатів з кількома револьверними головками поставили такі нові завдання, як синхронізація обробки, програмування обробки інструментами з автономним приводом, керування люнетами, задньою бабкою, головним шпінделем і навпротитттпінделем тощо. Це зумовлює потребу в удосконалюванні системи програмування для токарних верстатів через САМ-системи. На токарно-фрезерувальних оброблювальних центрах, де сумісно програмується токарна і фрезерувальна обробка, використовується одночасно токарний і фрезерувальний модуль САМ-системи.

Таблиця 3.22

% 45; Кадр	Виконувані дії, пояснення окремих команд ПЧПК «FANUK»
	Початок обробки, призначення початку координат деталі в правому торці
	Виведення в робочу позицію фрези Т4, встановленої в автономному шпінделі з віссю, перпендикулярною осі Z. Активізувати її коректор 04
	Підведення фрези до деталі
	Призначення обертів автономного шпінде-ля, режимів
	Задання роботи головного шпінделя в режимі кутового програмування навколо осі Z
	Підведення фрези в початок обробки
	Фрезерування першої грані
	Відвід фрези по X
	Підведення фрези в початок обробки по Z
	Програмування циліндричної інтерполяції. Повернути головний шпіндель на 60 (1,046 рад.)
	Повтор кадрів, фрезерування другої грані
	Програмування циліндричної інтерполяції. Повернути головний шпіндель на 120
	Повтор кадрів, фрезерування третьої грані
	Введення циліндричної інтерполяції. Повернути головний шпіндель на 180
	Повтор кадрів, фрезерування четвертої грані
	Введення циліндричної інтерполяції. Повернути головний шпіндель на 240
	Повтор кадрів, фрезерування п’ятої грані
	Введення циліндричної інтерполяції. Повернути головний шпіндель на 300
	Повтор кадрів, фрезерування шостої грані
	Введення циліндричної інтерполяції. Повернути шпіндель на 360 , система в початковому стані
	Зупинка обертання автономного шпінделя
	Відміна полярної інтерполяції
	Переведення головного шпінделя в основний режим роботи (зі швидкістю різання)
	Відхід в точку заміни інструмента
	Кінець програми

 

 

Це матеріал з підручника "Основи обробки та програмування на верстатах з числовим програмним керуванням" Онофрейчук 2019