окарні верстати з програмним управлінням призначені для зовнішньої і внутрішньої обробки складних заготівок типу тіл обертання. Вони складають найзначнішу групу по номенклатурі верстатів з ЧПУ, хоча токарні верстати стали оснащувати пристроями ЧПУ пізніше, ніж свердлильні і фрезерні. Причина полягала в тому, що токарна група була в значній мірі автоматизована внаслідок використання в серійному виробництві токарно-револьверних верстатів, що токарно-копіювальних багато різцевих напівавтоматів, а в масовому виробництві — автоматів. Крім того, в токарних верстатах раніше, ніж в інших групах почали застосовувати циклові системи ПУ.
Токарні верстати з ПУ класифікують:
• по розташуванню осі шпинделя — на горизонтальні і вертикальні;
• по розташуванню напрямних — з горизонтальним, вертикальним і уклінним розташуванням;
• по числу використовуваних в роботі інструментів і способам їх закріплення на супорті, в револьверній головці, в магазині інструментів;
• по вигляду виконуваних робіт — на центрові, патронні, патронно-центрові, карусельні, пруткові верстати і автомати.
Центрові верстати призначені для обробки заготівок типу валів з прямолінійним і криволінійним контурами, наприклад, для обробки крупних валів і роторів електричних машин, турбін, двигунів для електромашинобудування, верстатобудування і інших галузей.
Патронні верстати призначені для обточування, свердлення, розгортання, зенкування, нарізання різьби мітчиками в осьових отворах деталей типу фланців, зубчатих коліс, кришок, шківів і т. д.; можливе нарізання внутрішньої і зовнішньої різьб різцем по програмі. Верстати застосовують в авіаційній і інших галузях машинобудування. До цього типу верстатів відносяться токарні натронні напівавтомати в горизонтального і вертикального виконання, токарно-револьверні напівавтомати, лобові токарні напівавтомати. До найбільш поширених верстатів цієї групи відносяться верстати 1А734ФЗ, 1П756ДФЗ і ін.
Патронно-центрові верстати призначені для виконання зовнішньої і внутрішньої обробки різноманітних складних заготівок типу тіл обертання і володіють технологічними можливостями токарних центрових і патронних верстатів.
Система ЧПУ патрон но-центрових верстатів обов’язково забезпечує нарізування зовнішньої і внутрішньої різьби різцем за заданою програмою. У промисловості найбільш поширені верстати 16К20ФЗ, 16К20Т1, 16КЗОФЗ і ін.
Карусельні верстати застосовують для обробки заготівок корпусів турбін, вантажопідйомних машин, станін верстатів. Подібних деталей у важкому і енергетичному машинобудуванні, верстатобудуванні, авіаційній промисловості і інших галузях.
Верстатобудівні заводи випускають одностійкові (1512ФЗ, 1516ФЗ і ін.) і двохстійкові (1А525МФЗ, 1А532ЛМФЗ і ін.) карусельні верстати з одним, двома, трьома супортами.
Токарні верстати з програмним управлінням (ПУ) по компоновці і конструкції дуже різноманітні і значно відрізняються від токарних верстатів без ЧПУ. Для токарних верстатів без ЧПУ найбільш раціональною є горизонтальна компоновка.
Oскільки зона різання повинна бути наближена до робочому. Для верстатів з ПУ, де ця вимога неістотна, частіше використовують вертикальну (рис. 3.5.1.) або крутоуклінну компоновку. Переваги такої компоновки: легкість сходу стружки і її видалення з робочої зони, можливість оснащення верстата завантажувальними пристроями будь-яких типів, вільний доступ до інструменту і пристосування, зменшення площі, займаної верстатом.
Токарні верстати з ПУ оснащені револьверними голівками або магазином інструментів. Револьверні голівки бувають 4-12 позиційні, причому на кожній позиції може встановлюватися по два інструменти для зовнішньої і внутрішньої обробки заготівки. Вісь обертання голівки може розташовуватися паралельно осі шпинделя, перпендикулярно до неї (рис. 3.5.1), похило.
При установці на верстаті двох револьверних голівок в одній з них закріплюють інструменти для зовнішньої обробки, в іншій 2 — для внутрішньої. Такі голівки можуть розташовуватися співосно відносно один одного або мати різне розташування осей (рис. 3.5.1): голівки. У пази револьверних голівок встановлюють змінні взаємозамінні інструментальні блоки, які налагоджують на розмір поза верстатом на спеціальних приладах, що значно підвищує продуктивність і точність обробки.
Магазини інструментів (місткістю 8—20 інструментів) використовують рідше, оскільки практично для токарної обробки однієї заготівки не потрібно більше 6—10 інструментів. Використання більшого числа інструментів доцільне у випадках точіння важкообробляємих матеріалів, коли інструменти мають малий період стійкості, або при розташуванні верстата в гнучкий виробничий модуль.
Розширюються технологічні можливості токарних верстатів: стирається межа між токарними і фрезерними верстатами, додається центрове свердлення, фрезерування контуру (тобто програмується поворот шпинделя).
Приводи головного руху виконані на базі двигунів постійного і змінного струму з безступінчатим регулюванням, перебірних коробок, що автоматично перемикаються, і клинопасових передач.
Приводи подач полягають, як правило, з високомоментних двигунів, зубчастою або зубчастопасовою передачею, кругового датчика зворотного зв’язку, встановленого на осі ходового гвинта. Рідше застосовують електрогідравлічні крокові двигуни. Швидкість прискорених переміщень складає 5—10 м/хв.
Токарні верстати з ЧПУ відрізняються високим ступенем автоматизації, за програмою відпрацьовується не тільки геометрична інформація по осях X і У, але і різні технологічні команди Токарні верстати з ЧПУ працюють спільно з контурними пристроями ЧПУ. Останнім часом широко застосовують оперативні системи програмного управління. Дискретність завдання переміщень по осях 0,001 (0,002); 0,005; 0,01; (0,002). Число керованих координат 2 з них одночасно керованих від 2/1 до 4/4 (для токарно-карусельних верстатів від 2/1 до 6/4).
Технічна характеристика верстата. Найбільший діаметр оброблюваної заготівки 400 мм; найбільша довжина оброблюваної заготівки 710 мм; число частот обертання шпинделя 11; межі частот обертання шпинделя
; межі робочих подач копіювального супорта 0,08—2,0 мм/об, поперечного супорта 10—630 мм/хв; швидкість швидкого переміщення копіювального супорта 3,65 м/мін, поперечного супорта 2,04 м/мін при відведенні, 2,43м/хв. при підводі; габаритні розміри верстата 2866*1371*2060 мм.Основні механізми, рухи і принцип роботи верстата. Верстат має крутоуклінну компоновку. По напрямним станини А (мал. 3.5.2.) переміщується каретка копіювального супорта Ж, на якому розміщені повзун з резцетримачем і механізмом гидрощупа. У нижній частині станини є напрямні для поперечного супорта И. Копіювальний і поперечний супорти розташовані під кутом 60° до основи верстата, що забезпечує хороший схід стружки. На лівій тумбі станини встановлені редуктор Б і бабка шпинделя В. На станині закріплюється також коробка подач Г, механізм встановлення і повороту Е копиров і командоапарат Д, який керує циклом роботи верстата. Деталь встановлюється в центрах передньої і задньої 3 бабками і отримує обертальний рух. Інструмент, закріплений в копіювальному і підрізному супортах, має рух подачі. У основу роботи верстата покладений принцип однокоординатної гидрокопіювальної системи для позиційних переміщень, керованих від копіра. Різці копіювального супорта повторюють в своєму русі форму копіру. З копіювального супорта обробляють циліндрові, конічні і фасонні поверхні, з підрізного — прорізають глибокі канавки, підрізають торці і т.д.
Пристрій циклового програмного управління верстатом забезпечує два режими роботи: налагоджувальний, коли верстатом управляє оператор, і напівавтоматичний, коли функцію управління віддано командоапарату. Напівавтоматичний режим забезпечує роботу тільки одного супорта, одночасну роботу двох супортів) або їх послідовну роботу в будь-якій комбінації, верти-кальне і горизонтальне переміщення копіювального супорта в будь-якій послідовності і швидкі його переміщення, встановлення числа робочих ходів супорта і зміну різця.
Управління верстатом. Командний пристрій складається з кінцевих вимикачів, що видають імпульси від электрофікованих робочих органів для зміни етапів циклу. Рахунок імпульсам (командам) веде лічильник етапів, що складається з 14 реле. Блок набору програми має 40 штепсельних роз’ємів і перемикачів, що забезпечують роздачу команд виконавчим елементам верстата. Для набору програми слід встановити вставки в кубла штепсельних роз’ємів. Вертикальні ряди визначають етапи обробки деталі і їх порядкові номери. Горизонтальні ряди дозволяють програмувати включення електромагнітних муфт.
Задня бабка має піноль, Ц3, що переміщується від гідроциліндра. Для контролю затиску заготівки піноллю використовується кінцевий вимикач. Настановні переміщення задньої бабки походить від валу XVIII.
Механізм установки і повороту копира складається з двох стійок, сполучених балкою. На балці встановлені центрові бабки, в яких закріплюються копіри або еталонні деталі. Регулювальні лімби і гвинти дозволяють точно встановити копіри у вертикальному і подовжньому напрямах щодо оброблюваної заготівки. Механізм повороту копіру дає можливість копіювальному супорту працювати в декілька робочих ходів в одному напівавтоматичному циклі, при цьому кожному робочому ходу відповідає свій копир.
Механізм повороту копира (мал. 3.5.3.) працює таким чином. Після закінчення першого робочого ходу копіювальний супорт повертається в первинне положення, натискаючи при цьому на кінцевий вимикач, що дає команду на включення електромагніту гідророзподілювача, який керує гідроциліндром 5 повороту барабана копирів. Шток-рейка 4 циліндри переміщується і повертає вал 3, а разом з ним і барабан копирів. На початку повороту звільняється фіксатор 7, що раніше знаходиться в одному з кубел ділильного диска 2. Фіксатор через вісь 6 жорстко пов’язаний з упорами (на мал. 3.5.3. не показані), що впливають на мікроперемикачі. Поворот барабана 1 відбувається до тих пір, поки фіксатор 7 не заскочить в наступне кубло. Упор при цьому натисне на кінцевий вимикач, який дасть команду на реверс штока 4 гідроциліндра 5. Вал 3 почне обертатися у зворотному напрямі до упору кубла диска 2 у фіксатор 7. Тим самим барабан копиров буде зафіксований в робочому положенні. Для повернення барабана у початкове положення після закінчення останнього ходу шток циліндра знов отримає команду на поворот барабана 1, проте барабан обернеться тільки на 15—20° але по годинниковій стрілці; при цьому звільниться фіксатор 7, а упор, закріплений на осі б, натисне на кінцевий вимикач, що дає команду на реверс штока циліндра. Барабан обертатиметься у зворотному напрямі. При цьому спеціальні упори не дозволяють фиксатору 7 заскочити в будь-який паз ділильного диска до моменту приходу диска 2 в положення, відповідне результатному, де барабан і фіксується.
Гідросхема верстата забезпечує: швидке відведення і підведення копіювального супорта і його переміщення; швидке відведення і підведення пінолі, а також її підтиск з необхідним зусиллям; швидке підведення і відведення повзуна поперечного супорта, рух і відведення повзуна із заданою подачею; поворот барабана копирів; поворот різцевої голівки.
Питання для самоконтролю:
1. Для яких робіт призначені токарні верстати з програмним управлінням?
2. Як класифікують токарні верстати з програмним управлінням?
3. Які особливості конструкції токарних верстатів з програмним управлінням?
4. За яким принципом працює багаторізцево-копіювальний верстат 1713Ц?
5. Яке призначення верстата 1713Ц?
6. Які основні вузли та механізми 1713Ц?
7. Призначення механізму повороту копира?
8. Який принцип управління верстатом?
Література:
1. Чернов Н.Н. Металлорежущие станки.—М.: Машиностроение, 1988.
2. Локтева С.Е. Станки с программным управленим и промышленные роботы.—М.:Машиностроение, 1986.