Вспомогательные механизмы станков с ЧПУ включают в себя устройства смены инструмента, уборки стружки, систему смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства и т.д. Эта группа механизмов в станках с ЧПУ значительно отличается от аналогических механизмов, используемых в обычных универсальных станках. Например, в результате повышения производительности станков с ЧПУ произошло резкое увеличение количества сходящей стружки в единицу времени, а отсюда возникла необходимость создания специальных устройств для отвода стружки. Для сокращения потерь времени при загрузке применяют приспособления, позволяющие одновременно устанавливать заготовку и снимать деталь вовремя обработки другой заготовки.
Устройства автоматической смены инструмента (магазины, автооператоры, револьверные головки) должны обеспечивать минимальные затраты времени на смену инструмента, высокую надежность в работе, стабильность положения инструмента, т.е. постоянство размера вылета и положения оси при повторных сменах инструмента, имеют необходимую вместимость магазина или револьверные головки.
Револьверная головка-это наиболее простое устройство смены инструмента: установку и зажим инструмента осуществляют вручную. В рабочей позиции один из шпинделей приводится во вращение от главного привода станка. Револьверные головки устанавливают на токарные, сверлильные, фрезерные, многоцелевые станки с ЧПУ; в головке закрепляют от 4 до 12 инструментов.
Точность и качество обработки на станках с ЧПУ
Под качеством в широком смысле понимается совокупность значимых признаков, свойств, особенностей рассматриваемого предмета в целом, характеризующих его как таковой и отличающих от других предметов. В промышленном производстве качеством продукции (согласно наиболее поздним редакциям ГОСТов) называется степень соответствия её характеристик предъявляемым требованиям. Сообразно этому, вводится понятие точности изделия, как меры соответствия образцу (обычно заданному чертежом и техническими условиями производства). Точность размеров, форм и взаимного расположения элементов изделия и является основной характеристикой его качества.
На качество продукции влияет ряд факторов, которые принято разделять на внешние и внутренние. Внешними факторами является уровень спроса и требования потребителей, а также законодательные стандарты. Ко внутренним факторам относятся материальная база предприятия, квалификация персонала и характеристики оборудования, выпускающего продукцию. Таким образом, удовлетворение внешнего спроса и получение конкурентного преимущества на рынке невозможно без обеспечения и постоянной работы по повышению качества выпускаемых предприятием изделий.
Проблемы обеспечения качества обработки
Фрезерование является одним из основных методов обработки заготовок резанием. Как и в прочих случаях, фрезерование на станочном оборудовании связано с неизбежным появлением неточностей при обработке. Среди причин возникновения погрешностей размеров и формы изделия можно выделить: станок числовой программный точность
1. степень точности (совершенства) фрезерного станка;
2. погрешности базирования (установки, крепления) заготовки;
3. износ режущего инструмента (а также ошибки при его установке/закреплении);
4. упругие и тепловые деформации системы «станок-приспособление- заготовка» в процессе обработки;
5. остаточные внутренние напряжения в заготовке.
Кроме вышеперечисленного, можно выделить и «человеческий фактор», т.е. квалификацию персонала. Для станков с ручным управлением этот фактор оказывает решающее влияние на качество выпускаемой продукции. При фрезеровании на современных автоматизированных станках с ЧПУ данный фактор (вопреки распространённому заблуждению) играет ещё большую роль, только в несколько «смещённой» форме. Здесь основная работа наладчиков и операторов выполняется при подготовке станка к работе, его программировании, пробном «прогоне», а также последующем периодическом обслуживании. Непосредственно в процессе обработки влияние «человеческого фактора» на качество изделий при обработке на фрезерных станках с ЧПУ сводиться к минимуму, однако полностью всё же не исключается.
Качество обработки на современных станках с ЧПУ
Большинство описанных выше причин возникновения погрешностей при обработке изделий, практически полностью устранены или сведены к минимуму при использовании современных фрезерных станков с ЧПУ:
1. Высокая степень точности - за счёт совершенства механической конструкции и широкого использования электронных компонентов - достигает величин порядка 0,05-0,01 мм и не уменьшается в процессе работы (отсутствует накопление т.н. «плавающих ошибок»).
2. Неточности базирования заготовки не оказывают решающего влияния, поскольку большинство станков имеют возможность коррекции «нулевой точки» (начального позиционирования режущего инструмента), а некоторые модели оборудованы специальными датчиками, определяющими габариты заготовки и автоматически корректирующие свой «инструментальный ноль». Вспомогательные системы крепления заготовки на рабочем столе (как стандартные струбцины, так и сложные типа «вакуумный стол») позволяют размещать и надёжно фиксировать заготовки практически любой геометрии. А управляющая программа станка допускает отсчёт координат заготовки с любой удобной точки (т.о. выбор основных конструкторских баз существенно упрощён).
3. Появление станков с ЧПУ, способных фрезеровать на высокой скорости, активизировало соответствующее развитие режущего инструмента. В настоящий момент всё большее распространение получают твёрдосплавные фрезы с алмазным напылением. Отличающиеся малыми погрешностями размеров и низкими вибрациями, современные фрезы успешно противостоят износу и обеспечивают высокое качество обработки поверхностей. Для крепления фрез в патроне станка используются простые по конструкции и надёжные в эксплуатации цанговые патроны. Таким образом, риск неправильной/ненадёжной установки и закрепления инструмента тоже сводиться к минимуму.
4. Современные станки с ЧПУ, как правило, отличатся повышенной жёсткостью конструкции, способной эффективно противостоять вибрациям (даже при обработке на высоких скоростях) и сводить к минимуму деформацию системы «станок - приспособление - заготовка». Это исключает увод инструмента при обработке и повышает качество фрезерования. Надёжные системы охлаждения (как шпинделя станка, так и непосредственно фрезы) помогают поддерживать неизменный тепловой режим и обеспечивать сохранение высоких показателей точности даже при длительной напряжённой обработке.
Ещё одним важным достоинством автоматического станка с ЧПУ является постоянство характеристик обработки, что означает отсутствие существенных различий точности отдельных деталей внутри обрабатываемой серии.
Заключение
Исходя из вышеописанного видно, что современное оборудование с ЧПУ позволяет достичь высокой точности. Однако резерв повышения качества далеко не исчерпан и в большей степени заключается в совершенстве управляющих программ. То есть снова зависит от «человеческого фактора» - мастерства и таланта исследователей, работающих над выявлением новых технологических возможностей.
Список литературы
1. Гжиров Р.И. Программирование обработки на станках с ЧПУ / Р.И. Гжиров. Машиностроение, 1990. 592 с.
2. Шурков В.Н. Основы автоматизации производства / В.Н. Шурков, 1989. 240 с.
3. Харченко А.О. Станки с ЧПУ и оборудование гибких производственных систем / А.О. Харченко: «Профессионал», 2004. 304 с.