close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Ивановский В.П. Автоматические линии и деревообрабатывающие цен

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет
им. Г.Ф. Морозова»
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ
И ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИЕ ЦЕНТРЫ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
по направлениям подготовки: 250400 – Технологии лесозаготовок и деревообрабатывающих производств; 151000 – Технологические машины и оборудование
Воронеж - 2015
2
УДК 674.05
Ивановский, В.П. Автоматические линии и деревообрабатывающие центры [Текст] : метод. указания к выполнению лабораторных работ по
направлениям подготовки: 250400 – Технологии лесозаготовок и деревообрабатывающих производств; 151000 – Технологические машины и оборудование /
В. П. Ивановский. – Воронеж, 2015.  70 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»
Рецензент: Директор ООО «Лигнум», канд. техн. наук Медведев И.Н.
Ивановский Владимир Павлович
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ
И ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИЕ ЦЕНТРЫ
Методические указания к выполнению лабораторных работ по направлениям подготовки:
250400 – Технологии лесозаготовок и деревообрабатывающих производств; 151000 – Технологические машины и оборудование
Подписано в печать __.__.2015. Формат 60х84 1/16. Объем 4,44 п. л.
Усл. печ. л. 4,13. Уч.-изд. л. 4,47. Тираж 150 экз. Заказ
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет
им. Г.Ф. Морозова» РИО ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8
Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10
3
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие методические указания разработаны применительно к учебному плану специальности 250403  Технология деревообработки и квалификационной характеристике инженера-технолога. Распространяются на лабораторные
работы, выполняемые по рабочей программе дисциплины Деревообрабатывающие центры кафедры древесиноведения.
Выполнение лабораторных работ является одним из важных этапов изучения дисциплины Деревообрабатывающие центры. Поэтому методические
указания ставят своей целью помочь закрепить знания, полученные студентами
на лекциях, и привить практические навыки самостоятельного изучения конструкции станка по описанию, технической документации, чертежам и в натуре на
конкретной модели.
С учетом того, что ряд работ выполняется при самостоятельном изучении
разделов курса с привлечением дополнительной литературы, рекламных проспектов, буклетов, журнальных статей, информации интернет-сайтов фирм 
производителей оборудования, содержащих ограниченные (в основном рекламные) сведения о его конструкции, в методических указаниях приведены некоторые теоретические положения. Эти положения, данные каталогов по инструменту и номограммы для выбора режимов его работы, приведенные в приложениях,
позволяют проводить анализ конструкций станков, их технических и технологических возможностей и в этом случае.
В процессе выполнения лабораторных работ студенты закрепляют практические навыки по составлению и описанию структурных, технологических,
кинематических, гидравлических пневматических и вакуумных схем, выполнению кинематических, технологических и других видов расчетов, составлению
технических характеристик, подготовке станка к работе, проверке его на соответствие нормам точности, а также безопасности проведения работ на разработанных режимах обработки детали (чертеж детали, подлежащий обработке в
деревообрабатывающем центре, разрабатывается бригадой самостоятельно или
выдается преподавателем).
Основное назначение методических указаний  дать методику практического изучения конструкции машины на конкретном примере по прилагаемым
чертежам и схемам, выбор инструмента и (или) унифицированных инструментальных агрегатов для конкретных технологических задач и выполнение технологических расчетов, а также программирование и настройки станка.
4
На проведение первой лабораторной работы планируется 6 часов, второй –
4 часа, последующих – по 2 часа и деловой игры – 12 часов. Выполняются они
бригадами по 2 – 3 человека. Перед выполнением работы проводится инструктаж по технике безопасности. Полученные результаты заносятся каждым студентом в журнал или бланки-отчеты по соответствующей лабораторной работе.
Степень усвоения материала выявляется (устанавливается) в процессе сдачи лабораторной работы преподавателю.
В первой части лабораторных работ рассматриваются конструкции
однооперационных станков с ЧПУ и многооперационных – станков с интегральной технологией (обрабатывающих центров). Целью каждой лабораторной работы является:
 натурное изучение конструкции станка (в машинном зале кафедры);
 установление его технических и технологических возможностей;
 анализ технологических (функциональных), кинематических, гидравлических
и других схем;
 грамотный подбор режущего инструмента и режим его работы.
Отчет по каждой работе выполняется бригадой на специальных бланкахотчетах, в которые включены следующие вопросы:
 назначение и область применения станка;
 основные технические и технологические данные;
 органы и системы управления станком;
 кинематическая, гидравлическая или другая схемы станка (чертеж, описание,
расчет);
 краткое описание конструкции станка;
 эскиз режущего инструмента (инструментов);
 технологическая схема обработки заготовки (заготовок);
 настройка и регулировка станка;
 особые сведения по технике безопасности.
Работы выполняются в специализированной лаборатории кафедры или на оборудовании учебного производственного комплекса после инструктажа по безопасному ведению работ на оборудовании. В присутствии преподавателя или
учебного мастера производится включение станка, программирование, настройки и регулировки, а также установка заготовки и ее обработка с контролем готовой детали по чертежу.
5
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
И ВАКУУМНОГО ПРИВОДА ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА
С ЧПУ ОПТИМАТ ВНС 250
1. Изучение конструкции обрабатывающего центра
с ЧПУ ОПТИМАТ ВНС 250
1.1. Назначение и область применения обрабатывающего центра
Станок с ЧПУ ОПТИМАТ ВНС 250 является многооперационным обрабатывающим центром консольной компоновки, в котором за одну установку заготовки без перенастройки станка осуществляются различные технологические
операции обработки, например, пиление, фрезерование, сверление и т. п., с целью достижения максимальной готовности детали. Он может широко использоваться в мебельной промышленности и домостроении для обработки щитовых
деталей, элементов мебели из массивной древесины и других материалов.
Важными параметрами, определяющими область применения обрабатывающего центра и его технологические возможности (гибкость и универсальность конструкции), является количество одновременно управляемых координат
перемещения обрабатывающего агрегата (суппорта) относительно заготовки и
оснащенность инструментальным магазином достаточной емкости для необходимых инструментальных групп исходя из особенностей конкретного производства. То есть учитываются три важных момента: вид выпускаемой продукции, ее
особенности (фасады, лестницы, двери, окна, предметы мебели или интерьера),
предполагаемый объем производства.
Приведенный на рис. 1.1а обрабатывающий центр ОПТИМАТ ВНС 250
(фирмы «WEEKE») имеет трехкоординатное перемещение суппорта с набором
инструмента над столом, предназначенным для закрепления заготовок. Обработка их возможна с пяти сторон. В случае комплектования станка специальным
инструментальным агрегатом (рис. 1.6ж) обработка возможна с шестой стороны
по периметру. Станок имеет шесть независимых кинематических цепей для
осуществления следующих движений: позиционирования и подачи суппортов по
осям X, Y, Z, вращение вертикального фрезерного шпинделя и вращение шпинделей сверлильно-фрезерной группы и пилы.
6
13
7
4
12
3
5
а
2
Рис. 1.1. Многооперационный обрабатывающий центр консольной компоновки
ОПТИМАТ ВНС 250: а  общий вид; б – главный шпиндель и магазин со
сменными инструментальными агрегатами
Обрабатывающий центр (рис. 1.1 и 1.2) включает станину 2; набор поперечных балок (консолей) 5 с системой закрепления детали на столе 4 (вакуумной
или вакуумно-механической); консольную стойку 3, перемещающуюся по направляющим 10 от привода 11 по оси X; каретку 8, которая от привода 9 перемещается по оси Y; операционный блок 7, оснащенный инструментом 1 для различных видов обработки (резания, облицовывания кромок и др.) и осуществляющий движение по оси Z от привода 6; пульта управления (стойка ЧПУ); устройства безопасности и защитные ограждения 13.
7
Рис. 1.2. Функциональная схема многооперационного обрабатывающего центра
консольной компоновки ОПТИМАТ ВНС 250
Центр имеет консольную компоновку (см. рис. 1.1 и 1.2), при которой несущая Г-образная балка суппорта с подвижным операционным блоком передвигается по направляющим, зафиксированным позади рабочего стола, имеющего
размеры 1250 мм в ширину и 2100 мм в длину. Такая компоновка упрощает загрузку заготовки и ее снятие со стола. В то же время она не позволяет увеличить
ширину стола, поскольку жесткость консольной конструкции инструментальной
головки уменьшается из-за увеличивающегося плеча при подходе головки к переднему краю стола.
Продольное перемещение и позиционирование по оси X (рис. 1.3) консольной стойки 22 относительно станины 1 происходит на линейных опорах качения 14 по упрочненным направляющим 20 с помощью зубчато-реечного косозубого механизма 15 и 21, обеспечивающего высокую скорость подачи
(до 60 м/мин) без вибраций. Механизм подачи состоит из неподвижной косозубой рейки 21, по которой перекатываются две шестерни 15, приводимые во вращение шаговым электродвигателем 17 через понижающие зубчатые передачи
18, 19. Пружина 16 создает натяг в зубчатых соединениях, тем самым ликвидируя в них зазоры и повышая точность.
8
Рис. 1.3. Кинематическая схема многооперационного обрабатывающего центра
консольной компоновки ОПТИМАТ ВНС 250
Установленный электродвигатель 13 обладает возможностью бесступенчатого регулирования частоты вращения вала в очень широком диапазоне. Позиционирование осуществляется на скорости до 50 м/мин, а движение подачи до
5 м/мин. Электронная система управления двигателем осуществляет точный отсчет оборотов двигателя, вследствие чего обеспечивается позиционирование с
точностью 0,03 мм, эта величина соответствует повороту вала двигателя на половину градуса. Направляющие качения суппортов обладают коэффициентом
полезного действия, близким к единице. В нижней части каретки 11 имеются
9
направляющие 6, по которым по оси Z на линейных подшипниках перемещается
операционный блок 3. Подача и обратный ход происходят от передачи винт 
гайка механизма 26, аналогичного примененному для поперечной подачи и приводимого в движение от электродвигателя 25. Легкость и точность перемещения
обеспечивают четыре беззазорных шариковых подшипника 4. Поскольку масса
операционного блока достаточно большая, то существует ограничение на общую массу устанавливаемых в нем инструментов  не более
15 кг, и имеется пневмоцилиндр разгрузки 7, сила на штоке которого компенсирует часть веса блока.
Изменение частоты вращения асинхронных короткозамкнутых электродвигателей, установленных на обрабатывающем центре, производится от электроприводов переменного тока с транзисторным или тиристорным преобразователем частоты.
На операционном блоке 7 (рис. 1.1а, б) смонтированы рабочие инструменты и агрегатные головки (см. рис. 1.4 и рис. 1.6) с инструментом различного назначения: цилиндрические и концевые фрезы, сверла, дисковые пилы, абразивные диски, а на последних моделях обрабатывающих центров и агрегаты для
облицовывания кромок щитов.
Например, на приведенной кинематической схеме (рис. 1.3 и рис. 1.4) показаны многошпиндельные сверлильные головки 2 (рис. 1.3), приводимые во
вращение электродвигателем 5 (рис. 1.3); сверла имеют индивидуальные пневмоцилиндры подачи. Имеется также агрегат для сверления в горизонтальной
плоскости 1 и 4 (рис. 1.4), пильная головка 31 (рис. 1.3 и 1.4) и главный шпиндель станка с электродвигателем привода 29 и фрезерным агрегатом 30 (рис. 1.3
и 1.4). Последний имеет собственный пневматический механизм подачи 27
(рис. 1.3), с помощью которого осуществляется перемещение по направляющим
28 (рис. 1.3 и 1.4) на линейных опорах качения. На конусной оправке шпинделя
крепится различный инструмент.
На рис. 1.5а, б показана конструкция главных шпинделей станка. Часть
инструмента находится в суппорте постоянно, но бывают случаи, когда его недостаточно для выполнения заданных операций. Тогда эти работы производятся
за счет устанавливаемых в главный шпиндель станка дополнительных агрегатов
из инструментального магазина (рис. 1.4).
10
Рис. 1.4. Операционный блок станка ВНС 250
Система автоматической смены инструмента состоит из магазина 32, служащего для создания запаса инструментов, достаточного для обработки партии
заготовок, устройства автоматической смены инструмента, передающего инструмент из магазина в шпиндель станка и обратно. Эти агрегаты автоматически
подаются к главному шпинделю станка и фиксируются в нем с помощью конусного крепления 3 (рис. 1.5а, б). Соединительный узел гарантирует высокоточное
и прочное соединение с усилием проворачивания не менее 1200 Н.
11
У многооперационного обрабатывающего центра ОПТИМАТ ВНС 250
используется два вида пятипозиционных магазинов: линейный 14 (рис. 1а, б),
располагаемый поперек станины в конце станка и (или) тарельчатый 32
(рис. 1.4), располагаемый обычно на самом суппорте и имеющий возможность
перемещения за суппортом для сокращения времени замены инструмента.
1
1
2
2
3
3
4
6
Рис. 1.5. Конструкции главных шпинделей: а 
фрезерного; б 
с приводом
дополнительной оси С и агрегатом угловой инструментальной головки; 1 — водяное
охлаждение, 2 — приводной вал, 3  коническое крепление инструмента системы НSК- 63,
4 - устройство поворота режущей головки, 5 - фрезерная ножевая головка, 6  концевая фреза
На рис. 1.6 показаны виды выполняемых на обрабатывающем центре операций и применяемый для этого режущий инструмент. Замена инструмента в
многооперационном деревообрабатывающем центре с ЧПУ ОПТИМАТ ВНС
250 инициируется командой или группой команд в тексте запущенной на текущий момент на станке управляющей программы, в которую введены данные о
диаметре, направлении и допустимой частоте его вращения и т. д., либо при работе «с преднабором» командами с консоли (программной стойки) станка. Замена инструмента занимает 4  7 с.
12
Рис. 1.6 Виды выполняемых на обрабатывающем центре работ и применяемый
для этого инструмент и агрегаты инструментальных головок: а, б, в – для работы
круглой пилой и концевой фрезой или сверлом; г, д, е, ж, з, и, к - для работы концевой
фрезой, в том числе на нижней пласти у края по контуру - ж и (или) сверлом (сверлами);
л, м – с концевой фасонной фрезой для профильной декоративной обработки (л) или гравирования (м); н, о – с фасонными фрезами для прямолинейного и криволинейного контурного
фрезерования; п - с фасонными фрезами для двухстороннего фасонного фрезерования кромок
или их смягчения; р – для фрезерования радиусных сопряжений поверхностей под
сопряжения в 900 или отбора четверти; с – для шлифования фасонных поверхностей
13
Высокое качество обработки заготовок в станке не в последнюю очередь
зависит от способа их крепления. Для этого применен стол в виде набора поперечных балок 5, оснащенных вакуумными присосками со свободным позиционированием (рис. 1.7). Универсальные бесшланговые вакуумные опоры (присоски) 35 легко перемещаются на нужный размер и фиксируются пневматическими зажимами 34, причем закрепление в нужном положении опор и фиксация
детали на опорах происходит от одной и той же вакуумной пневмосети. Достаточно нажать на расположенный на опоре клапан и передвинуть ее на нужное
место. Рабочая поверхность присосок 36 эластичная, чтобы не повредить поверхность обрабатываемой детали. В центре присоски имеется выступающий
подпружиненный палец 38. Обрабатываемая деталь 39 своим весом утапливает
пальцы, тем самым открывая вакуумные каналы. Происходит закрепление детали на рабочей позиции. Мощный вакуумный насос, а также электрические устройства контроля вакуума обеспечивают надежное удержание заготовок из любого материала и любой формы. Высокую гибкость системе базирования придает то, что закрепленные шарнирно поперечные балки могут свободно перемещаться в продольном направлении, а вакуумные присоски в поперечном. Пневмоцилиндры, закрепленные снизу поперечных балок консолей, осуществляют
выдвижение и опускание базирующих упоров диаметром 20 мм, обеспечивая
точное и надежное базирование заготовок даже при обработке массивных материалов.
Развитая пневматическая система станка (рис. 1.7а) выполняет следующие
функции: закрепление и съем режущего инструмента во фрезерном шпинделе;
подъем и опускание фрезерного шпинделя; очистка путем продувки конусов
режущих инструментов в магазине; открытие крышки магазина инструментов;
перемещение в рабочую позицию вертикальных и горизонтальных сверлильных
шпинделей, а также дисковых пил; опускание и подъем заграждения из ПВХ
лент; выдвижение и опускание базирующих упоров; автоматическое открывание
задвижек вытяжной (аспирационной) системы станка; смазка узлов станка и
другие функции в зависимости от комплекции станка. Для удобства обслуживания все места смазки обслуживаются с центрального узла.
14
Рис. 1.7. Система вакуумного крепления заготовок: а — пневмовакуумная схема
станка; б – консоли стола и вакуумные присоски для крепления детали; в  конструкция
вакуумной присоски
15
На обрабатывающих центрах имеется система защиты оператора во время
работы управляющей программы. Перед столом станка установлены фотодатчики, останавливающие работу приводов, если оператор входит в зону их действия. Рабочий может осмотреть рабочую зону и, если это нужно, прервать работу
центра, тем самым предотвратив брак или даже аварийную ситуацию, такую как
зарезание элементов приспособлений стола и т. п. Выйдя из зоны, оператор
санкционирует продолжение выполнения управляющей программы. Кроме фотодатчиков для этой цели используются также специальные чувствительные
коврики. На большинстве центров под станиной, на уровне ног оператора, протянут шнур аварийной остановки. Прикасание к этому шнуру приводит к немедленному останову станка. Такое же действие оказывают и кнопки аварийного
останова станка. Практически все изготовители оборудования в настоящее время защищают суппорты кожухом. На уровне заготовки они располагают «щеточный кожух» для предотвращения попадания в окружающую среду стружечных отходов, тем самым изолируя с пяти сторон обрабатываемую область. Также этот кожух служит для очищения детали от стружки во время обработки, дополнительной защитой оператора от различных аварийных ситуаций (поломка
инструмента) и т. п.
Управление всеми взаимными перемещениями стола и суппорта, изменением скорости подачи, скорости вращения инструмента, его заменой из магазина и т. п. производится электронной системой от встроенного компьютера обрабатывающего центра. Система ЧПУ базируется на персональном компьютере и
использует возможности многозадачной операционной системы в реальном
масштабе времени, что позволяет контролировать несколько процессов одновременно, например, программирование рабочих операций в процессе эксплуатации машины.
Графический интерфейс Windows NT/ 95/ 98/OS9 позволяет легко использовать функции, доступные с помощью функциональных изображений. СЧПУ
осуществляет все движения инструментов и автоматически указывает на экране
происходящие ошибки, давая возможность обратиться к соответствующей странице руководства по эксплуатации через систему помощи. Как правило, имеется
пакет программ для обработки наиболее часто встречающихся деталей. В тех
случаях, когда надо обработать новое оригинальное изделие, программное обес-
16
печение, заложенное в компьютер обрабатывающего центра, позволяет разработать новую управляющую программу обработки.
Для увеличения удобства обслуживания оборудования с ЧПУ производители станков включают в аппаратное обеспечение стойки модем, веб-камеру и
микрофон. Такой станок постоянно подключен к Интернету и рабочий посредством видеоконференции в любой момент времени может связаться с горячей
линией сервис-центра производителя оборудования, задать интересующие вопросы, получить должную поддержку по проблемам использования данного
оборудования. Оператор линии технической поддержки может решить многие
проблемы, связанные с аппаратным или программным обеспечением, с помощью непосредственного удаленного воздействия на программное обеспечение
стойки ЧПУ.
Технические характеристики обрабатывающего центра
с ЧПУ ОПТИМАТ ВНС 250
Путь перемещения по оси Х,-Y-Z, мм
135/1010/2310
Толщина заготовки максимальная, мм
70
Система привода осей
цифровая
Точность позиционирования по осям
0,03
Скорость перемещения по осям X-Y-Z, м/мин
60/50/20
Ввод сжатого воздуха, дюймы
1/2"
Давление сжатого воздуха, МПа
0,63-0,7
Вакуумный насос:
производительность, м3/час
40
Конечное давление, Мбар (МПа)
0,15 (0,015)1
Вакуум на подключение Sа max, бар
мощность двигателя, кВт
частота вращения, мин-1
Масса вакуум насоса, кг
Главный фрезерный шпиндель:
частота вращения, мин-1
мощность, кВт
число инструментов в магазине, шт.
1
0,85•106 (0,085)
1,25
1420
38,5
1250  18000
4,4/6
5
1физ. атм. = 1,033 техн. атм. = 1033 г/см2 = 760 мм Hg = 1033 ∙ 981 бар ≈ 1,013 ∙ 106 бар ≈
0,1 МПа
17
Сверлильная группа:
частота вращения, мин-1
число шпинделей: вертикальных
горизонтальных
мощность, кВт
Диаметр стандартного шпинделя, мм
Диаметр усиленного шпинделя, мм
Диаметр хвостовика сверла, мм
Дисковая пила:
частота вращения, мин-1
мощность двигателя, кВт
Диаметр пилы, мм
Ширина пилы, макс., мм
Диаметр посадочного отверстия, мм
Глубина пропиливаемого паза, мм
4800
11
2
1,5
20
35
10
5440
1,5
100
5
30
10
1.2. Анализ кинематической схемы станка ВНС 250
Передаточное отношение u и передаточное число u' являются величинами
обратными:
и
1
и .
(1.1)
Передаточное отношение кинематической пары можно определить через
частоту вращения звеньев пары или через кинематические величины звеньев:
где
и
п1
п2
и
d2 Z2

d1 Z1 ,
,
п1, п2  частоты вращения ведущего и ведомого звена, мин -1;
d1, d2  диаметры ведущего и ведомого звеньев соответственно, мм;
Z1, Z2  числа зубьев ведущего и ведомого звеньев соответственно.
(1.2)
(1.3)
18
В случае, когда начальное звено имеет вращательное движение, а конечное – прямолинейное:
п н  и о 
где
h
 к ,
60
(1.4)
пн  частота вращения начального (ведущего) звена (часто пн = nдв –
час-
тота вращения приводного электродвигателя), мин -1;
где
h
 ход последней кинематической пары, преобразующей вращательное
движение в прямолинейное, мм;
υк  скорость конечного звена, мм/с.
В качестве кинематической пары, преобразующей вращательное движение
в прямолинейное, может быть либо винтовая пара, либо реечная:
htZ ,
для винтовой пары
h  m Z ,
для реечной пары
где
(1.5)
(1.6)
t  шаг винта, мм;
m  модуль зацепления, мм;
Z  число заходов винта или число зубьев реечного колеса.
Тогда уравнение (1.4) примет вид при винтовой передаче:
пдв  и о 
где
tZ
 k ,
60
nдв – частота вращения приводного электродвигателя, мин -1;
u'о – общее передаточное число всех кинематических пар
(1.7)
от начального
звена до последней кинематической пары;
при реечной передаче:
пдв  и о 
 mZ
60
 k .
(1.8)
Уравнение кинематического баланса для оборотной подачи:
1об  и о  h  S o ,
(1.9)
19
где
So  линейное перемещение конечного звена за один оборот начального, мм.
После подстановки в уравнение (1.9) значений величины h по формулам
(1.5) и (1.6), получим:
при винтовой передаче
1об  и о  t  Z  S o ;
(1.10)
при реечной передаче
1об  и о    m  Z  S o
(1.11)
Точность настройки (позиционирования) Δн конечного звена (рабочей агрегатной головки) станка с ЧПУ по любой из программируемых линейных осей
можно вычислить по формуле:
при винтовой передаче:
 н  uo/  t  Z 
где
Dн
360o
(1.12)
DΔн – дискретность отработки углового перемещения (минимальный
угол
поворота вала шагового электродвигателя при прохождении одного управляющего импульса), задаваемая и контролируемая системой ЧПУ станка, град;
при реечной передаче
 н  uo/    m  Z 
Dн
360o .
(1.13)
Пример 1.1. Для обрабатывающего центра – станка ОПТИМАТ ВНС 250
(рис. 1.3) определить точность настройки
Δн,
то есть позиционирования агре-
гатной головки, по оси Y при прохождении одного управляющего импульса,
поданного системой ЧПУ на шаговый двигатель механизма перемещения каретки вдоль указанной оси.
Известные исходные данные: дискретность отработки углового перемещения (минимальный угол поворота вала шагового электродвигателя при прохождении одного управляющего импульса) принять
число
DΔн =0,5°; общее передаточное
u'о всех кинематических пар от электродвигателя 13 до винта 9 является
20
обратным передаточному отношению
uо
для зубчатой ременной передачи с
Z23 = 36 для ведущего и Z24 = 54 ведомого шкивов соответственно; шаг винтовой передачи t = 32 мм; число заходов винта Z = 1.
Решение 1. Передаточное отношение зубчатой клиноременной передачи
рассчитываем по формуле (1.3)
ир 
54
 1,5
36
2. Передаточное число определяем по формуле (1.1)
и /р 
1
1

 0,666
и р 1,5
3. Точность настройки вычисляем по (1.12)
0,5о
 н  0,666  32 1 
 0,0296 мм.
360 о
Таким образом, в обрабатывающем центре ОПТИМАТ ВНС 250 позиционирование агрегатной головки по оси Y может быть выполнено с точностью
 0,03 мм. Это соответствует технической характеристике, указанной в паспорте
на станок.
1.3. Определение необходимого количества вакуумных присосок
для закрепления заготовок в центре ОПТИМАТ ВНС 250
Отличительной особенностью изготовления деталей в ДОЦ является высокая точность и качество обработки. Достигается это за счет правильно выбранного инструмента и режима обработки, а также точности базирования и надежности закрепления заготовки на позиции обработки. Последнее позволяет
минимизировать ее перебазирование, в том числе и из-за неточности припуска.
Динамическая составляющая при обработке в ДОЦ также сведена к минимуму.
Зависит все это от надежности закрепления заготовки с помощью вакуумных
устройств.
Подбор вакуумных устройств (присосок или вакуум-механических захватов) для закрепления различных заготовок осуществляется с учетом их формы,
размеров, качества и состояния соприкасаемой поверхности. Здесь под качест-
21
вом поверхности понимается ее пористость или шероховатость, а также наличие
кинематических волн. При этом надо придерживаться следующих принципов:
 количество присосок всегда выбирать максимально возможным, в том числе
и для удержания, если это возможно, отделяемой части заготовки;
 распределение присосок по площади закрепления должно быть наиболее равномерным, если обработка будет проводиться по всему периметру или поверхности;
 при обработке заготовки только в определенной зоне или части периметра в
ней устанавливают наибольшее число присосок, а также придерживаются указанных ранее принципов.
Принципиальная
схема
пневмовакуумной
системы
ДОЦ
ОПТИМАТ ВНС 250, обеспечивающая закрепление щитовых заготовок присосками на позиции обработки, показана на рис. 1.7а. Вакуумное оборудование
включает в себя водокольцевой вакуумный насос ВН, вакуумные камеры (ресивер и полые, герметичные балки консолей стола) РС, вакуумные присоски ВП1
 ВП6, размещенные на двух балках стола, двухпозиционный пневмораспределитель ВР с двухсторонним пневматическим управлением подключения левой
или правой части стола, трехлинейные пневмораспределители ВР1 и ВР2 с механическим управлением, выполняющие роль пневматических выключателей
вакуума на кнопочной стойке станка (ВР1 для левой части стола и ВР2 для правой), и пневморазводку.
В процессе закрепления заготовки вакуумными устройствами (присосками) (см. рис. 1.7в) силы, удерживающие ее, не являются постоянными. Они зависят (см. расчетную схему на рис. 1.8) от соотношения сил
Р, N и Т, работаю-
щих на удержание щита (заготовки), стремящихся одновременно и оторвать, и
сдвинуть его соответственно в критический момент действия. Наряду с этим силами в контакте инструмента с заготовкой возникают максимальные инерционные силы в момент врезания инструмента, т. е. при его подходе в зону обработки до момента стабилизации режима. Для упрощения инженерных расчетов
приняты допущения: не рассматривается система сил, действующих на нижней
поверхности прососки; считается, что закрепление присоски по нижней поверхности более надежно, чем по верхней. В предварительном расчете доля общей
силы тяжести заготовки, приходящаяся на одну присоску
ной 0,2  0,15 от ее общей силы тяжести G.
Gi, принимается рав-
22
Рис. 1.8. Схема взаимодействия сил на присоске при обработке щита
Выражения для отрывающей силы
N и сдвигающей силы Т находятся из
выражений
N= Gi +Pин∙cos  =m(g+cos  ),
T=Pин∙sin  -(P-N)∙f=ma∙sin  -(P-N)∙f,
где G = mg  сила тяжести щита;
m  масса щита, кг;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2
f  коэффициент трения между присоской и щитом (f = 0,4...0,6);
Р  сила притяжения Sy (присоской) находится из выражений;
  угол между векторами ускорений aН и aτ (см. рис. 1.8)
(1.14)
(1.15)
23
Pин  m  a 
где
 G 2U

,
g
t
(1.16)
ΣG  суммарная сила веса двигающихся масс, н;
U  наибольшая скорость движения масс, м/с;
t  длительность изменения скорости (обычно нарастание принимается 0,05
 0,5 с);
Экспериментальным моментом будет являться случай, когда
a=
aн 2  a 2 ;   arctg
N
Выражения для
где
КN
сдвига
Р=

aн
a
 КN
(1.17)
,
(1.18)
Кт  соответствующие коэффициенты
щита КN = Кт = К = 1,52,0
и
 b b2  q
  min
 1 4   
D

D 2  po

где
.
а = аmax
запаса по силам отрыва и
,
(1.19)
  коэффициент снижения грузоподъемности вакуума;
в  ширина уплотненного борта присоски, м;
D  наружний диаметр вакуумной присоски, м;
qmin  необходимое удельное давление на площади контакта Sк присоски со
щитом, Па;
ро
 остаточное давление в камере, Па;
Активная площадь одной присоски
24
N
So 
T
 f
K
Pa  Po   n K p

.
(1.20)
Необходимое число присосок
N T
n=

f K

Pa  Po 
Kp ,
Sо =0,785(D-2b)2,
где
(1.21)
(1.22)
ра и ро  атмосферное и остаточное давление внутри камеры, Па;
N  количество присосок, шт;
Sо  активная площадь присоски, м2;
К  коэффициент надежности удержания (К=1,5  2,0);
f  коэффициент трения между присоской и щитом (f = 0,4  0,6);
Кр  коэффициент уменьшения фактической силы вакуумного притяжения
Кр=Кs∙Ка∙Кп,
Кs = 0,95,
Ка=0,9,
Кп =0,850,9
1.4. Порядок выполнения лабораторной работы № 1
1. Ознакомиться с конструкцией центра по материалам отчета по учебной
практике, в процессе просмотра видеофильма, теоретического раздела методических указаний.
2. Привести основные технические характеристики и параметры центра.
3. Составить технологическую схему по операциям обработки в деревообрабатывающем центре.
4. Привести кинематические схему и расчеты ДОЦ.
5. Выполнить описание основных функциональных узлов и элементов деревообрабатывающего центра.
6. По заданным преподавателем исходным данным для обработки заготовки рассчитать минимальное число вакуумных присосок для ее закрепления.
25
Форма отчета
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
И ВАКУУМНОГО ПРИВОДА ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА
С ЧПУ ОПТИМАТ ВНС 250
Цель работы: изучение конструкции станка по чертежам и в натуре; приобретение практических навыков по составлению технологической и анализу
технической характеристики, кинематической, гидравлической и пневматической схем, практической подготовке станка к работе.
Оборудование: моноблок «Philips», DVD-проигрыватель, обучающий видеофильм «Деревообрабатывающий центр ВНС-250», чертежные инструменты,
микрокалькулятор.
1. Кинематическая схема деревообрабатывающего центра ВНС-250.
2. Вакуумная схема деревообрабатывающего центра ВНС-250.
3. В табл. 1.1 внести основные технические характеристики и параметры
ДОЦ.
№
1
Таблица 1.1
Основные технические характеристики и параметры центра
Наименование параметра
Размерн.
Величина
2
3
4
4. В табл. 1.2 перечислить основные функциональные узлы и элементы ДОЦ
и кратко указать их назначение.
Таблица 1.2
Основные функциональные узлы и элементы обрабатывающего центра
Поз. по
Наименование
Назначение
схемам
1
2
3
5. Кинематические расчеты механизмов представить в форме табл. 1.3.
26
Таблица 1.3
№ элемента
1
Кинематические расчеты механизмов
Кинематическая
Расчет элементов кинематической цепи
характеристика
2
3
Контрольные вопросы
1. Дайте определение многооперационного обрабатывающего центра.
2. Дайте определение и укажите порядок составления функциональной
(технологической) схемы станка.
3.
Напишите уравнения кинематического баланса для цепей механизмов резания и подачи по осям X, Y и Z.
4.
Составьте схемы движения потоков воздуха к рабочим органам в вакуумной и пневматической системах и опишите последовательность их срабатывания при рабочем и холостом ходах.
5.
Назовите этапы и содержание работ для каждого из них при подготовке станка к работе.
6. Составьте схему наладки станка.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИЗУЧЕНИЕ ИНСТРУМЕНТА ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРОВ
И РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ
2.1. Изучение конструкции инструмента
для деревообрабатывающих центров
Многофункциональные обрабатывающие центры с ЧПУ обладают уникальными возможностями по обработке сложных объемных деталей – гнутоклееных изделий, барельефов, элементов интерьеров, нестандартных мебельных,
оконных, дверных деталей, фрезерование и другие операции на дверных панелях, оконных рамочных конструкциях, брусовых, балочных элементах деревянного домостроения и др. Станки оснащаються универсальным шпинделем с од-
27
ним или более магазинами для инструмента и сменными инструментальными
агрегатами к нему, а также дополнительными встроенными инструментальными
агрегатами для выполнения стандартных операций, не требующих смены инструмента.
Фирмы-лидеры в производстве дереворежущего инструмента: Leitz,
LEUCO и другие предлагают заказчикам свои новейшие разработки – инструмент для ДО центров, являющийся в данное время самым производительным,
наиболее стойким, но и дорогим, т. к. себестоимость его изготовления из-за дорогих материалов, сложной технологии изготовления и подготовки на данный
момент остается достаточно высокой.
Инструмент обрабатывающих центров с ЧПУ - это концевой инструмент.
По мере распространения обрабатывающих центров ассортимент концевых фрез
значительно расширился, в том числе и за счет перспективного инструмента с
алмазными режущими элементами для фугования кромок, поверхностного фрезерования, выборки четверти и паза (рис. 1.6г, д, е, ж, з, л, м); для форматной
обработки и раскроя плит (рис. 1.4); раскроя и обработки заготовок из массивной древесины (рис. 1.6 (все виды, исключая п)). Несмотря на высокую стоимость и затраты на подготовку к работе, в ряде случаев такой инструмент незаменим при фрезеровании труднообрабатываемых древесных материалов и древесины, пластмасс, композиционных материалов и позволяет увеличить вдвое
толщину срезаемого слоя и скорость подачи.
Обусловлено это системами сопряжения, как насадного фрезерного инструмента, так и сменных инструментальных агрегатов с главным шпинделем через переходные конусы или зажимные патроны HSK 63, LEUCO TRIBOS и другие. Насадной фрезерный инструмент выполняют, как правило, из облегченных
материалов, поскольку станки с ЧПУ имеют жесткое ограничение по массе и
размерам инструмента (рис. 2.1).
28
Рис. 2.1. Сменные инструменты главного фрезерующего шпинделя
деревообрабатывающего центра
Если в корпусе инструмента, изготовленного из алюминиевого сплава,
присутствует большое количество резьбовых отверстий, то инструмент может
оказаться одноразовым. Эта проблема решается другими способами крепления
ножей в корпусе, например, прижимными башмаками, которые зафиксированы в
корпусе инструмента и не вываливаются при откручивании ножа. Особенно это
важно для сложных инструментов, когда на шпинделе находится большое количество фрезерных гарнитур (оконные центры). При таком креплении нет необходимости разбирать всю систему, чтобы заменить один сломавшийся нож
(рис. 2.2 и 2.3).
Для удобного доступа к труднодосягаемым ножам в корпусах делают,
специальные отверстия, через которые может проходить ключ. Помимо отверстий, обеспечивающих доступ к крепежу, в инструментах больших размеров делают большие отверстия с целью уменьшения массы инструмента.
29
Каждый, уважающий себя, производитель или поставщик инструмента всегда
должен предоставить заказчику четкую спецификацию (данные каталога), где
указаны геометрия инструмента с количеством зубьев и материалом режущих
частей, его производитель и расположение инструмента в станке. К сложным
инструментальным системам всегда выдается пакет чертежей.
На каждом инструменте проставляется маркировка с указанием предельной частоты вращения инструмента
N max; она же проставляется в его паспор-
те. Скорость подачи инструмента или заготовки в станке должна соответствовать количеству его зубьев (точнее, частота вращения инструмента и подача на
один зуб должны быть строго согласованы). Если сопоставить все указанные
факторы, то примерно можно указать, какое количество погонных метров известного материала (массива данной породы, плит ДСтП, МДФ или др.) при известном материале лезвий инструмента (быстрорежущая сталь HSS, твердый
сплав, алмазное напыление или алмаз) может он обработать.
Пример
Обрабатываемый материал
Внешний (рабочий) диаметр инструмента D, мм
Количество зубьев, Z
Частота вращения инструмента в станке n, мин-1
ель
140
4
6000
Скорость подачи заготовки Vs , м/мин
15
Толщина снимаемого слоя, мм
10
Подача на зуб Sz, мм
Материал ножей
Стойкость между переточками, м
0,42
HSS-быстрорез
8000
30
Рис. 2.2. Инструмент оконных обрабатывающих центров
31
Если же у Вас оконное, мебельное, дверное или паркетное производство,
то лучше использовать инструмент со сменными ножами и элементами их базирования, обеспечивающими пятый квалитет точности.
Компания LEUCO сконструировала высокоскоростные концевые алмазные фрезы, позволяющие вести качественную (в том числе профильную) обработку изделий на частотах вращения до 40 000 мин-1. При этом особое внимание
уделено приданию повышенной жесткости как корпусу цилиндрических и профильных фрез, так и хвостовику. Также сконструирован специальный зажимной
патрон TRIBOS, обеспечивающий повышенные силы зажима и удержания хвостовика инструмента за счет повышенной жесткости элементов сопряжения самого патрона.
Работа таким инструментом в зажимных патронах TRIBOS, которыми оснащаются главные шпиндели современных станков с ЧПУ и обрабатывающих центров и которые позволяют назначать частоту их вращения до 32.000 мин-1, обеспечивает неизменно высокое качество обработки на значительно больших скоростях подачи. Так, при обработке фрезерованием ясеневых щитов (с частотой
вращения инструмента 30 000 мин-1) скорость продольной подачи удалось повысить до 20 м/мин, а поперечной до 4 м/мин, что в 2,2 и 1,6 раза соответственно
больше, чем при работе с другими системами инструмента, допускающими предельную частоту вращения 12 700 мин-1. Еще более лучшие результаты получены при обработке фасадов из МДФ, так как скорости продольной и поперечной
подачи удалось повысить в 4,375 раза.
Гибкость технологического процесса (ТП) в автоматизированном производстве (АП), читай, гибкость обрабатывающих центров, а также производительность не в последнюю очередь определяется ролью и местом режущего инструмента и инструментальной оснастки в АП. Это связано с тем, что значительные потери времени в цикле обработки заготовки в обрабатывающем центре
приходятся на транспортирование, установку, закрепление, съем и наладку инструмента или инструментального агрегата. Инструментальная оснастка АП состоит не только из режущего инструмента, инструментальных и вспомогательных агрегатных головок, но и из приборов настройки режущего инструмента и
инструментальных головок вне станка, систем автоматической смены инструментов, подналадки режущего инструмента, диагностики и контроля состояния
инструмента и оборудования. Для обеспечения заданной точности при обработке широкой номенклатуры сложных и часто дорогих деталей режущий инструмент должен обладать: высокой режущей способностью и надежностью (наиболее совершенные инструментальные материалы); повышенной точностью за
счет изготовления инструментов по специальным ужесточенным стандартам;
универсальностью, позволяющей обрабатывать сложные детали за один автоматический цикл; высокой жесткостью и виброустойчивостью; быстросменностью; возможностью автоматической настройки и поднастройки.
32
Типовые оправки для крепления режущего инструмента на оборудовании
с ЧПУ имеют следующие характерные поверхности:
 для силового зажима оправки в шпинделе станка и в некоторых случаях
для установки элементов, кодирующих номер инструмента;
 для базирования в шпинделе станка;
 контактирующие с захватами автоматической руки;
 для установки и закрепления режущего и вспомогательного инструментов.
Вспомогательный инструмент (приспособление) служит для соединения
режущих инструментов со шпинделями ДОЦ (рис. 1.4 и 1.5а, б) или шпинделями суппортов оконных обрабатывающих центров (рис. 2.3). Конструкция вспомогательного инструмента определяется присоединительными поверхностями,
предназначенными для крепления на шпинделе (суппорте) станка и режущем
инструменте.
Рис. 2.3. Магазин с оснащенными инструментом шпиндельными насадками для
оконного обрабатывающего центра
33
Вспомогательный инструмент, как правило, представляет собой многоинструментальную головку, которая настраивается и заменяется в зависимости от
стойкости «лимитирующего инструмента», т. е. инструмента, который работает
в наиболее напряженном ритме. Быстрая смена многоинструментальной державки дает возможность снизить потери времени по инструменту.
Вопрос о кодировании инструментов, используемых в многооперационных станках с ЧПУ (обрабатывающих центрах), напрямую связан с экономией
времени в цикле обработки заготовки. Инструментальные магазины отдельных
моделей таких станков могут хранить более 100 различных инструментов. По
конструктивному исполнению магазины разнообразны: дисковые, цепные, кассетные и пр. Магазин, располагающийся на шпиндельной бабке (каретке), перемещается по осям Х и У и обеспечивает наиболее быструю смену инструмента;
на консоли – перемещается только по оси Х и время на смену инструмента возрастает; на колонне, столе, вне станка на отдельном фундаменте затраты времени максимальны.
При многоинструментальной обработке все инструменты должны работать в определенной последовательности в соответствии с управляющей программой (УП). Поэтому необходима система кодирования и поиска инструмента. В настоящее время применяют четыре системы поиска режущего инструмента:
 с кодированием технических параметров инструмента в его микрочипе;
 с кодированием номера инструмента;
 с кодированием номера гнезда инструмента;
 без кодирования, но с расположением инструмента в последовательности обработки по УП.
Первая система основана на применении и закреплении на корпусе инструмента чипа, в который заносится во время изготовления инструмента вся техническая информация, необходимая для его использования в обрабатывающем
центре: диаметр, длина рабочей части, направление и допустимая частота вращения, материал режущих элементов и т. д. Эта информация до начала эксплуатации инструмента в обрабатывающем центре автоматически им запоминается и
перерабатывается. Центр самостоятельно определяет не только то, какие инструменты, в каком порядке расположены в магазине, но и имеет непрерывный
доступ к текущей информации о них. Так, система управления быстро определя-
34
ет изменившиеся значения диаметра резания и длины инструмента после его обслуживания (заточки или замены режущего элемента) с точностью до тысячной
доли миллиметра бесконтактным способом и передает через чип и декодер измерительной электронике центра. Подобная система от фирмы «Ляйтц» получила название «разумный» инструмент.
Чтобы сократить вынужденные простои станков с ЧПУ, обрабатывающих
центров, РТК и автоматических линий (АЛ) в условиях ГАП при других системах кодирования инструмента осуществляют предварительную настройку инструмента вне станка. В этих случаях применяют специальные многокоординатные оптические инструментальные измерительные комплексы, например, Tool
Control (рис. 2.4), позволяющие проводить измерения, регулировки, настройки и
кодирование инструментов. Хотя в этих случаях время настройки является совмещенным, но затем, как правило, требуется дополнительная настройка по результатам пробного прохода (обработки).
Рис. 2.4. Многокоординатный оптический инструментальный измерительный
комплекс Tool Control 2100 фирмы Leitz
35
2.2. Определение режима работы инструментов
в деревообрабатывающих центрах
В деревообрабатывающих центрах круглыми пилами выполняется, как
правило, ограниченное число операций: пиление перпендикулярно или под углом к пласти заготовки; пропиливание пазов; подрезание углов при сопряжении
поверхностей под углом в 900 после обработки концевой фрезой. Технологический процесс включает в себя в основном операции фрезерования и сверления
на заготовках, поскольку сами заготовки – это уже продукты глубокой переработки древесины, полученные с минимальными припусками под дальнейшую
обработку.
Круглыми пилами в деревообрабатывающих центрах оснащаются как
сменные инструментальные агрегатные головки главных шпинделей, так и специализированные стационарные шпиндели операционной головки центра.
Для всех материалов, обработка которых возможна в деревообрабатывающих центрах, применяют круглые пилы с пластинками твердого сплава. Величины диаметров ограничены значениями от 100 до 180, 200 мм. Существуют
ограничения и на площадь сечения пропила – не более 50 мм2 за один проход.
Угловые параметры универсальны. Пилы с малым числом зубьев должны иметь
ограничители подачи. Конструкции, описанных выше пил, представлены на рис.
2.5, а их параметры выбирают в табл. 1 прил. 1.
36
Рис. 2.5. Круглые плоские пилы с напаянными пластинками из твердого сплава
или синтетического алмаза: а – общий вид; б – профили зубьев пил типов 1, 2 и 3 по
ГОСТ 9769 – 79; в – фрагмент пилы с ограничителем подачи за режущей пластиной
Режим пиления круглыми пилами определяют в следующей последовательности. По табл. 1 из прил. 1 выбирают пилу соответствующего назначения,
диаметра и с необходимым числом зубьев. Для известного материала заготовки
из табл. 3 (прил. 1) назначают рекомендуемые значения скорости резания и подачи на зуб. По графику (см. рис. 2.6) назначают частоту вращения инструмента
и по номограмме (рис. 2.7) окончательно определяют режим пиления – скорость
подачи U м/мин.
37
450
400
Диаметр пилы D, мм
350
300
250
200
150
100
50
0
Частота вращения инструмента n, мин-1
1500 3000 4500 6000
9000
12000
15000
18000
21000
Рис. 2.6. График зависимости предельных частот вращения пильного вала от
диаметра пилы и скорости резания
38
Рис. 2.7. Номограмма для определения режима пиления круглой пилой 
скорости подачи U при известных значениях параметров: частоте вращения
пилы; числе зубьев; подаче на зуб
Операции разделения плитных материалов на заготовки и последующая
обработка щитовых деталей по контуру с линейными или более сложными криволинейными кромками, несквозными выборками материала и отверстиями (окнами) произвольной конфигурации сопровождаются отделением срезков. Они
могут быть выполнены в ДОЦ только концевыми фрезами (рис. 2.8а, б, в) с алмазными и твердосплавными резцами. Ими также обрабатывают заготовки из
твердых пород древесины, облицованные или необлицованные плитные материалы из МДФ и ДСтП. Для разделения заготовок из массивной древесины, для
фрезерования пазов или гнезд под фурнитуру и (или) замки также применяют
концевые затылованные однорезцовые или двухрезцовые фрезы (рис. рис. 2.8г,
д). Конструкцию и параметры концевых фрез выбирают по табл. 1, 2 и 3 прил. 2.
39
Рис. 2.8. Фрезы: а  концевая с алмазными резцами для форматной обработки облицованных и необлицованных МДФ и ДСтП; б  концевая с алмазными резцами для криволинейной
форматной обработки ламинированных ДСтП и МДФ, необлицованных и облицованных
пленкой, бумагой; в  концевая с алмазными и твердосплавными резцами для фугования
кромок, копирования, выборки паза и четверти заготовок из твердых пород древесины,
облицованных и необлицованных МДФ и ДСтП; г – концевая затылованная однорезцовая для
выборки паза или чернового объемного копирования на заготовках из массивной древесины;
д  концевая затылованная двухрезцовая для выборки паза на заготовках из массивной
древесины
40
Рис. 2.9. Диаграмма для определения параметров режима фрезерования:
скорости подачи, подачи на нож, частоты вращения инструмента, числа зубьев
Режим работы назначают по диаграмме (см. рис. 2.9) или расчетным способом, или сочетанием и того и другого.
Конструктивно обусловлены предельные частоты вращения инструмента, указанные в его маркировке и в паспорте на инструмент. Однако, следуя критерию
наибольшей его стойкости или же верхнему значению частоты вращения шпин-
41
деля станка, принимают возможную большую частоту вращения инструмента,
обеспечивающую высокую производительность и заданное качество обработки.
Например, режим работы концевой фрезой (см. табл. 2 прил. 2) при обработке столешницы кухонной мебели из облицованной ДСтП толщиной 30 мм
может быть назначен комбинированным способом. Для этого:
1. Выбираем концевую фрезу с пластинками из синтетического алмаза с
идентификационным № 091287:
D
=20 мм,
L=105
мм,
Lр=35
мм,
S=D•L1=25•50
мм,
Z=1+1, n=16
000 –
30 000 мин-1 ;
2.1. По диаграмме, прилагаемой к табл. 2 прил. 2, предлагаемой фирмой
изготовителем инструмента, определяем скорость подачи
U по толщине детали
Нд = 30 мм. Среднее значение U=6,5 м/мин.;
2.2. В случае обработки облицованной плиты из МДФ необходимо вводить корректировку на материал в виде поправочного коэффициента ам=0,8;
За рабочую Uр принимают скорость подачи, найденную по зависимости:
Uр= U•ам= 6,5•0,8= 5,2 м/мин
3.1. Для тех же условий и того же инструмента, но по комбинированному
способу, имеется возможность у привода главного шпинделя центра ВНС 250
назначить частоту вращения инструмента n=18 000 мин-1.
3.2. По диаграмме (рис. 2.9) для Z=2 может быть решена задача по корректированию частоты вращения инструмента. Поскольку
Z=1+1 означает
то, что
первый зуб фрезы имеет прерывистую режущую кромку, а пластинки второго
смещены относительно первого, обеспечивая перекрытие разрывов режущих
кромок первого зуба, т. е. имеется один условный режущий зуб. Для того чтобы
корректно воспользоваться данными диаграммы (рис. 2.6), примем вместо
Z=1+1 значение Z=2, и будем помнить, что найденное значение Uz занижено в
два раза. Для зуба типа Z=1+1 найденное для Z=2 значение увеличиваем вдвое.
Для случая 2.2 примера 2 найдена скорость подачи Uр= 5,2 м/мин при Z=2 и
n=18000 мин-1 мы получили значение Uz=0,145 мм. После умножения его на два
получим Uz=0,29 мм. По нему корректируем частоту вращения инструмента
n=9000 мин-1. В этом случае мы получаем высокое качество обработки, так как
42
Uz=0,29 мм близко к значению Uz=0,3 мм из диапазона Uz=0,3 – 0,8 мм (качество высокое).
К насадным фрезам (рис. 2.10), которыми оснащаются главные шпиндели
деревообрабатывающих центров, предъявляются ограничения по массе, диаметру, числу рабочих зубьев. От них требуются как повышенная частота вращения
для обеспечения требуемой производительности и качества обработанной поверхности, так и универсальность профиля (профилей в случае составного инструмента, см. рис. 2.10).
Рис. 2.10. Фрезы обрабатывающих центров: а – цельная фасонная с универсальным
профилем и составная; б – геометрия универсального профиля зуба и варианты фасонных
поверхностей, получаемых на заготовке
43
Универсальность профиля инструмента иллюстрирует пример использования одного профиля для изготовления различных деталей (рис. 2.10б).
Фрезы подбирают так, что из сочетания их профилей (составной инструмент на одной оправке) или участков профилей при одной фасонной фрезе получают при обработке несколько заданных профилей деталей. Переход от одного профиля к другому происходит только за счет перемещения шпинделя по высоте на заданную программой на обработку координату по оси Z станка. При
этом нет необходимости в какой-либо настройке или смене режущего инструмента.
С помощью номограммы, представленной на рис. 2.11 можно выбрать режим работы насадными фрезами в деревообрабатывающих центрах. Для заданных материалов принимаются нормативные значения средней толщины стружки
на дуге резания по табл. 4 прил. 2 или получают расчетным путем:
hср= Uz sin fср .
fср= 0,5 fвых = 0,5 аrc cos(1 – 2Н/D),
где
(2.1)
(2.2)
Н  глубина фрезеруемого профиля (припуска); D – диаметр инструмента.
При сложном профиле:
Н= Нпр= Fсеч Впр,
(2.3)
где Нпр – приведенная глубина фрезеруемого профиля;
Fсеч  площадь поперечного сечения профиля;
Впр  ширина профиля.
По известным значениям
Н или Нпр
и D по табл. 4 прил. 2 находят сред-
нюю толщину стружки на дуге резания и по номограмме рис. 2.11 значение Uz .
По этому значению и принятым для инструмента значению числа зубьев
частоте вращения n определяют скорость подачи U.
Z
и
44
Рис. 2.11. Номограмма для определения параметров режима фрезерования: скорости подачи, подачи на зуб, частоты вращения инструмента, глубины фрезеруемого припуска, средней толщины стружки на дуге резания, числа зубьев и
диаметра инструмента
45
2.3. Порядок выполнения лабораторной работы № 2
1. По заданным преподавателем исходным данным на обработку заготовки
подобрать дереворежущий инструмент.
2. Изобразить эскизы трех типов дереворежущих инструментов, применяемых в ДОЦ, привести их идентификационный номер и параметры.
3. Уточнить по справочным данным приложений рекомендуемые частоты
вращения инструмента и оптимальные подачи на зуб.
4. Рассчитать режимы обработки для каждой операции, выполняемой назначенным дереворежущим инструментом.
Форма отчета
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИЗУЧЕНИЕ ИНСТРУМЕНТА ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРОВ
И РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ
Цель работы: изучение конструкции дереворежущих инструментов ДОЦ
и операционно-технологических особенностей их применения с овладением
комбинированного способа назначения режимов его работы при обработке заготовок.
Оборудование: образцы инструмента, DVD-проигрыватель, обучающий
видеофильм «Инструмент и инструментальные агрегаты деревообрабатывающего центра ВНС-250», чертежные инструменты, микрокалькулятор.
1. Схемы замеров параметров дереворежущих инструментов.
2. Начертить эскизы выбранных по заданию преподавателя инструментов и
внести их технические данные в табл. 2.1
Таблица 2.1
Названия, идентификационные номера и параметры инструментов
Название, идентификационный Размеры, Число
Частота
Мощность
номер
мм
зубьев вращения, привода,
об/мин
кВт
1
2
3
4
5
3.
Установить с помощью номограмм или расчетным методом параметры режима обработки заготовки, и полученные данные внести в табл. 2.2.
46
Таблица 2.2
Настроечные расчетные параметры режима обработки заготовки в ДОЦ
Название
инструмента
Диаметр
(размер),
мм
Число
зубьев
Частота
вращения,
об/мин
Подача
на зуб,
мм
Средняя
толщина
стружки,
мм
Скорость
подачи,
м/ мин
1
2
3
4
5
6
7
Контрольные вопросы
1. Дайте определение сменного инструментального агрегата ДОЦ соответствующего назначения.
2. Что называют шпиндельной насадкой.
3. Опишите конструкцию унифицированного шпиндельного переходного
конуса у ДОЦ специализированных производств.
4. Укажите последовательность определения режима работы инструмента
в ДОЦ по комбинированному способу.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА
ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ДВЕРЕЙ И ОКОН GUBISCH CENTROMAT CF 1
В рассмотренном выше обрабатывающем центре вопрос высокой производительности и технологической гибкости решался за счет большого разнообразия 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, имеющем настроечное перемещение вдоль своей оси, монтируются насадные фрезы различного профиля. 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 смены режущего инструмента. Рассмотрим это на
примере обработки деталей рамы оконного блока.
47
Рама состоит из двух верхних и двух боковых деталей (рис. 3.1а). Две боковые детали имеют внутренний профиль Ш, а нижняя с отводящей планкой профиль П2. На торцах верхней и нижней деталей рамы вырабатываются проушины ТЗ, 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. 3.1б). Детали укладываются на каретку 1. Каретка имеет поворотный стол,
позволяющий обрабатывать заготовку под различным углом. При движении каретки по направляющим заготовки торцуются 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.
Рис. 3.1. Многооперационный обрабатывающий центр для изготовления деталей
дверей и окон: а  схема обработки деталей на многопозиционных шпинделях;
б  принципиальная схема
48
После окончания нарезания шипов заготовки автоматически передаются
на вальцовый механизм подачи 4 участка продольно-фрезерной обработки.
С помощью фрезерных шпинделей 6, 7, 8 (рис. 3.1б) формируется поперечное
сечение детали. Конструкция шпинделей аналогичная шипорезному шпинделю.
Окончательную обработку осуществляет продольная пила 5.
На рис. 3.2 приведена кинематическая схема углового обрабатывающего
центра. На станине 15 Г-образной формы расположены суппорты шипорезного и
продольно-фрезерного участков. Подача заготовок и их неподвижное базирование на шипорезном участке осуществляется кареткой 10, снабженной направляющей линейкой 9, контрпрофилями 6, торцовым переставляемым упором 8 и
пневмоприжимами 7. Набор съемных контрпрофилей (подпоров) крепят на поворотном кронштейне и вводят в работу в зависимости от профиля, вырабатываемого на конце детали. Контрпрофили изготавливают из твердой древесины и
используют для предотвращения сколов на выходе инструмента при торцовом
встречном фрезеровании. Направляющая линейка может быть повернута для обработки деталей со скошенными торцами. Привод каретки осуществляется от
электродвигателя через промежуточные передачи. Каретка перемещается по роликовым направляющим, закрепленным на станине.
Рис. 3.2. Кинематическая схема многооперационного обрабатывающего центра
для изготовления деталей дверей и окон
49
Пильный суппорт 4 представляет собой пилу с зубьями для пиления древесины поперек волокон, установленную на валу специального электродвигателя. Суппорт имеет двухкоординатную 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 подачи 13. 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. 3.2б) 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 обоих шпинделей  через ременную передачу, нерегулируемый.
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 17 на участке продольного фрезерования происходит по столу 16 и боковым направляющим линейкам 11. Механизм
подачи 13 заготовок выполнен в виде консольно закрепленной балки, на которой
установлены приводные подпружиненные вальцы 12. По высоте, на размер обрабатываемой заготовки балка настраивается вручную или с помощью электромеханического привода. Кроме того, ее можно поднять, поворачивая вокруг
50
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 центр оснащают системами управления переналадкой рабочих органов двух видов: программирование с помощью размещенных на
пульте 5 электрических переключателей (контактное 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
рамок в сборе
Шипорезный участок:
мощность пильного суппорта, кВт
частота вращения, мин - 1
мощность фрезерного суппорта, кВт
100x120x2175
80x1 120x2120
2,2
3 000
7,5  11
51
3 500  4000
частота вращения, мин
скорость подачи заготовок, м/мин
Участок продольно-фрезерной обработки
5  18
3 000  6000
частота вращения, мин - 1
скорость подачи, м/мин
мощность электродвигателя подачи, кВт
6  12
1,1
3.1. Порядок выполнения лабораторной работы № 3
1. Ознакомиться с конструкцией оконного центра по материалам отчета по
учебной практике и в процессе просмотра видеофильма.
2. Привести основные технологические характеристики и параметры
оконного центра.
3. Составить технологическую схему по операциям обработки заготовки в
оконном центре.
4. Привести кинематическую схему и описание работы центра по ней.
5. Выполнить описание основных функциональных узлов и элементов
оконного центра.
Форма отчета
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА
ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ДВЕРЕЙ И ОКОН GUBISCH CENTROMAT CF 1
Цель работы: изучение конструкции оконного обрабатывающего центра с
приобретением практических навыков по анализу, составлению его технической
характеристики и практической подготовки комплектов инструментов а также
станка к работе.
Оборудование: DVD-проигрыватель, обучающий видеофильм «Оконный
обрабатывающий центр GUBISCH CENTROMAT CF 1» (или OLSA TF2-270E),
измерительный стенд для инструмента, чертежные инструменты, микрокалькулятор.
1. Технологическая схема оконного обрабатывающего центра.
52
2. Кинематическая схема оконного обрабатывающего центра.
3. Схемы замеров параметров дереворежущих инструментов.
4. Изучив теоретическую часть, заполнить табл. 3.1.
Таблица 3.1
Основные технические характеристики и параметры центра
№
Наименование параметра
Размерн.
1
2
3
Величина
4
Выполнить кинематические расчеты и внести их в табл. 3.2.
Таблица 3.2
№ элемента
1
Кинематические расчеты механизмов
Кинематическая
характеристика
Расчет элементов кинематической цепи
2
3
5. Расшифровать назначение основных функциональных узлов и элементов оконного центра и данные внести в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Основные функциональные узлы и элементы оконного центра
Поз. по
Наименование
Назначение
схемам
1
2
3
53
Контрольные вопросы
1. Дайте определение оконного обрабатывающего центра.
2. Дайте определение и укажите порядок составления функциональной
(технологической) схемы станка.
3. Напишите уравнения кинематического баланса для цепей механизмов
резания и подачи.
4. Назовите этапы и содержание настроечных работ для шипорезного уча
стка.
5.
Назовите этапы и содержание настроечных работ для профилирующего участка.
6.Составьте схему наладки станка.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ СВЕРЛИЛЬНО-ПРИСАДОЧНОГО ЦЕНТРА
ПРОХОДНОГО ТИПА INSIDER FT2
4.1. Изучение конструкции сверлильно-присадочного центра
проходного типа INSIDER FT2
В производстве изделий малыми партиями или по индивидуальному заказу большое 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 перенастройка 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. 4.1) для сверления в пласть и кромки щитовых деталей.
Станки могут быть оснащены многими дополнительными агрегатами и
выполнять вертикальное и горизонтальное сверление, операции фрезерования
по пласти и кромкам, пропиливание пазов, нанесение клея в отверстия, установку шкантов и фурнитуры. Для этого имеется устройство автоматической замены
инструмента. Станок можно встраивать в автоматические линии.
54
Рис. 4.1. Сверлильно-присадочный центр проходного типа: а  общий вид;
б  рабочий суппорт; в  подающий конвейер; г  вакуумная присоска; д – упор
55
На жесткой сварной станине 13 монтируется рабочий стол, состоящий из
четырех секций, предназначенных для транспортировки и базирования обрабатываемых заготовок. Первая по ходу подачи 9 и четвертая 1 секции являются загрузочным и разгрузочным устройствами соответственно. На них расположены
ременные конвейеры 15, приводимые в движение электродвигателем с переменной скоростью, регулируемой с помощью инвертора. Вторая 6 и третья 2 секции
составляют рабочую зону. В каждой из этих секций имеется боковая линейка 7,
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 12. Позиционирование толкателя осуществляется
посредством цепей, расположенных на станке в поперечном направлении и приводимых в движение электродвигателем, управляемым асинхронным электроприводом, который находится под рабочим столом.
Остановку деталей при их подаче в рабочую зону, а также окончательное
базирование производят с помощью крайних выдвигающихся упоров 14. При
подаче щита они выдвигаются, при удалении щитов из рабочей зоны утапливаются. Для фиксации детали во время ее обработки имеются вакуумные присоски
3, 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 16, изготовленным из
материала, имеющего шероховатую поверхность. Ремни для переноса деталей,
так же как и в других секциях, приводятся от электродвигателя с переменной
скоростью, изменяемой инвертором. Кроме того, ремни установлены на подвижное устройство, которое поднимается в момент подачи деталей в рабочую
56
зону. После того, как деталь забазирована на крайние упоры и линейки, ремни
опускаются ниже поверхности направляющих, а вакуумные присоски поднимаются.
Вдоль рабочей зоны над столом по оси X, по направляющим 4 перемещаются две каретки. Движение осуществляется от электродвигателя 7 через зубчатое колесо в корпусе 18 и зубчатую рейку 11, закрепленную на станине под направляющими. Высокая скорость подачи (70 м/мин), обеспечиваемая асинхронным электроприводом переменного тока с частотным регулированием, сокращает время обработки детали. Смазка направляющих - централизованная. На концах обеих направляющих и на каретке смонтированы резиновые стопоры.
На каждой каретке находится по два суппорта 5 и 10, которые перемещаются вдоль осей У и Z и приводятся в движение посредством винтов с шариковой гайкой двигателями 19, управляемыми по программе. Направляющая вдоль
оси У также смазывается централизованно. Каждый суппорт оснащен 20 вертикальными шпинделями для сверления с верхней стороны детали. Кроме того,
установлены четыре шпинделя для горизонтального сверления с боковых сторон
детали: 3 вдоль оси X и 1 вдоль оси У.
Привод в движение главных шпинделей осуществляется посредством
единственного электрического двигателя, который вращает их все одновременно; естественно, во время обработки вращаются также и шпиндели без инструментов. Горизонтальные шпиндели со сверлильными инструментами опускаются до отметки, зафиксированной в программе обработки, затем приближаются к
детали, перемещая, в зависимости от конкретных случаев, суппорт (подача
вдоль оси У) или каретку (подача вдоль оси X), 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. Подъем и опускание
каждого шпинделя управляется пневматически, контроль осуществляется электроклапаном. Кроме того, на каждой оперативной головке станка смонтирован
электрошпиндель, оснащенный пневматическим устройством для смены инструмента, на который можно устанавливать различные типы инструментов для
выполнения фрезерования кромки. Можно даже устанавливать головку с угловым контрприводом для выполнения особой обработки деталей, как, например,
57
многофункциональные головки для раскроя и фрезерования под наклоном. При
необходимости можно установить (как альтернатива электрошпинделю) также и
циркулярную пилу для раскроя детали.
Электрошпиндель, установленный сбоку сверлильной группы, вращается
независимо от других шпинделей, но так как он зафиксирован к оперативной головке, он выполняет те же горизонтальные и вертикальные перемещения (соответственно оси У и Z).
Центральная станция смазки с пневматическим насосом обеспечивает подачу жидкой смазки на подающие элементы. Группы шпинделей, расположенных на суппортах, смазываются периодически вручную термоустойчивой смазкой, поскольку при частоте вращения 4 000 мин-1 температура подшипников
достигает 85  90°. 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 съемные панели. Передней стороной станка определена та, с которой установлен толкатель. Здесь расположен пульт управления
и находится оператор.
Работа станка происходит 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 остановиться 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
58
до уровня направляющих и включается 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 второй каретки. В это время
первая каретка производит обработку следующего щита. В результате за счет
сокращения времени 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 наименования деталей, которые могут быть обработаны на
станке. Для каждой детали пишется рабочая программа обработки, задается имя,
оно вводится в рабочий список. Оператору остается только выбрать программу
из окна «выбор программы» на компьютерной стойке станка или вписать в рабочий интерфейс пользователя имя программы.
Принципиальное отличие этого станка от существующих автоматизированных сверлильно-присадочных станков заключается в следующем. В последних 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 штрих-код, который содержит
сведения об операциях и размерах обработки в соответствии с технологическим
процессом. Станок при поступлении заготовки считывает эту информацию и ав-
59
томатически перенастраивается 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 следующие технические характеристики
Техническая характеристика станка
Скорость подачи, м/мин:
кареток
шпинделей по оси X
по оси У
по оси Z
Общее количество шпинделей:
вертикального сверления
горизонтального сверления по оси X
сверления по оси У
скорость вращения сверл, мин -1
установленная мощность, кВт
70
100
95
42  50
80
12
4
4000
25
4.2. Порядок выполнения лабораторной работы № 4
1. Ознакомиться с конструкцией центра по материалам отчета по учебной
практике, в процессе просмотра видеофильма, теоретического раздела методических указаний.
2. Привести основные технические характеристики и параметры центра.
3. Составить технологическую схему по операциям обработки в центре.
4. Привести кинематические схему и расчеты ДОЦ.
5. Выполнить описание основных функциональных узлов и элементов
центра.
60
Форма отчета
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ СВЕРЛИЛЬНО-ПРИСАДОЧНОГО
ЦЕНТРА ПРОХОДНОГО ТИПА INSIDER FT2
Цель работы: изучение конструкции сверлильно-присадочного центра
INSIDER FT2, анализ его технических и технологических возможностей и приобретение навыков подготовки к работе и настройки.
Оборудование: моноблок «Philips», DVD-проигрыватель, обучающий видеофильм «Сверлильно-присадочный центр INSIDER FT2», чертежные инструменты, микрокалькулятор.
1. Технологическая схема сверлильно-присадочного центра INSIDER FT2.
2. Табл. 4.1 «Основные технические характеристики и параметры сверлильно-присадочного центра INSIDER FT2»
Таблица 4.1
Основные технические характеристики и параметры
сверлильно-присадочного центра INSIDER FT2
№
Наименование параметра
РазмерВеличина
ность
1
2
3
4
3.
Табл. 4.2 «Основные функциональные узлы и элементы сверлильноприсадочного центра INSIDER FT2».
Таблица 4.2
Основные функциональные узлы и элементы
сверлильно-присадочного центра INSIDER FT2
Поз. по
Наименование
Назначение
схемам
1
2
3
61
4. Кинематические расчеты механизмов представить в форме табл. 4.3.
Таблица 4.3
№ элемента
1
Кинематические расчеты механизмов
Кинематическая
Расчет элементов кинематической цепи
характеристика
2
3
Контрольные вопросы
1. Дайте определение сверлильно-присадочного центра.
2. Дайте определение и укажите порядок составления функциональной
(технологической) схемы станка.
3. Напишите уравнения кинематического баланса для цепей механизмов резания и подачи.
4. Назовите этапы и содержание настроечных работ сверлильноприсадочного центра.
5. Составьте схему наладки станка
62
Библиографический список
Основная литература
1.
Амалицкий, В. В. Оборудование отрасли [Текст] : учебник / В. В.
Амалицкий, Вит. В. Амалицкий. – М. : МГУЛ, 2006. – 584 с.
2.
Цуриков, А. И. Деревообрабатывающие центры [Текст] : тексты
лекций / А. И. Цуриков, ВГЛТА. – Воронеж, 2007. – 49 с.
Дополнительная литература
3.
Амалицкий, В. В. Деревообрабатывающие станки и инструменты
[Текст] : учебник / В. В. Амалицкий, Вит. В. Амалицкий. – М. : ИРПО : Издательский центр «Академия», 2007. – 400 с.
4.
Вайнсон, А. А. Крановые грузозахватные устройства [Текст] : справочник / А. А. Вайнсон, А. Ф. Андреев. – М. : Машиностроение,1982. – 384 с.
63
Приложение 1
Пилы дисковые типа WK 850-2 фирмы «Leitz», их параметры и
рекомендации по применению
Таблица 1
Основные параметры пил дисковых типа WK 850-2
Идентифика- Наружционный
ный
номер
диаметр
диска,
мм
058 300
058 301
058 302
150
180
200
Толщина
диска/
Ширина
пропила,
мм
2,2/3,2
2,2/3,2
2,2/3,2
Диаметр
Количепосадоство
чного
зубьев
отверстия,
мм
30
30
30
48
56
64
Рекомендуемая частота вращения n
в зависимости от диаметра пилы D
Рекомендуемая подача на зуб Uz:
массивная древесина
до 0,10 мм
древесные материалы
0,10 мм
клееная слоистая древесина 0,10 мм
пластики
0,05мм
64
Продолжение прил. 1
Таблица 2
Размеры и углы зубьев дисковых плоских пил с пластинками из твердого сплава
(по ГОСТ 9769-79) или импортных со сходными параметрами
Параметры пилы
Типы пил
1-для распиловки 2-для продоль3-для распиДСтП, фанеры, ной расприловки ловки облиДВП, листового цельной и клее- цованных щипластика и клееной древесины
тов поперек
ной древесины
волокон
Диаметр D, мм
Номинальная ширина
пропила Впр, мм
Углы, град:
передний
заточки
задний
резания
косой заточки
160  400
160  450
320  400
2,8  4,1
2,8  4,3
3,0  4,5
10; 5; 0
65; 70; 75
15
80; 85; 90
15
20; 10
55; 65
15
70; 80
0
20; 10
55; 65
15
70; 80
30
Таблица 3
Рекомендуемые скорости резания V и подачи на зуб Uz
для пиления круглыми пилами различных материалов
Обрабатываемый материал
Скорость резания V, Подача на зуб Uz ,
м/с
мм
1
2
3
Древесина мягких пород
60  100
0,10  0,25
Древесина твердых пород
50  90
0,10  0,20
Древесина экзотических пород
50  85
0,10  0,20
Шпон
70  100
0,05  0,15
Клееные щиты и брус, прессованная древесина
40  65
0,05  0,15
65
2
Окончание прил. 1
Окончание табл. 3
3
1
Столярные плиты
50  90
0,05  0,15
Древесные плиты, облицованные
шпоном
60  90
0,03  0,10
Необлицованные ДСтП и фанера
50  80
0,05  0,25
Твердые ДВП
50  80
0,03  0,08
Мягкие ДВП
60  100
0,10  0,20
Плиты из реактопластов
15  50
0,02  0,05
Слоистые материалы на основе
жесткой бумаги
50  80
0,03  0,10
Пластиковые профили
30  70
0,05  0,08
Гипсокартонные и гипсостружечные плиты
40  65
0,05  0,15
Цементностружечные плиты
40  80
0,05  0,15
Алюминий
70  90
0,05  0,12
Сплав Аl-Mg-Cu
50  70
0,03  0,08
Легированный cплав Аl-Si
15  40
0,03  0,08
ДСтП с синтетическим покрытием
60  100
0,03  0,06
Ламинированные ДСтП
60  80
0,03  0,06
Плиты из термопластов
30  70
0,05  0,08
66
Приложение 2
Фрезы концевые Diamaster PRO Z1+1 типа WO 140-2-50 и концевые типа
WO 120-1-10 (Z 2  длинное исполнение) фирмы «Leitz», их параметры и рекомендации по применению
Таблица 1
Режущий материал: DP (DIA) 
поликристаллический алмаз.
Количество зубьев: Z 1+1.
Частота вращения:
n= 16000-30000 мин-1.
Основные параметры фрез концевых
Diamaster PRO Z1+1 типа WO 140-2-50
Иденти- Диаметр Общая РабоРазфикацидлина чая
мер
онный №
длина хвостовика
090154
8
60
12
12х40
091106
10
70
22
12х40
091220
12
100
25
25х60
091131
14
90
25
16х50
091165
16
105
43
25х60
091116
16
110
38
25х60
091163
18
105
43
25х60
091118
20
120
48
25х60
091137
20
135
48
МК/3
0
67
Продолжение прил. 2
Таблица 2
Основные параметры фрез концевых
Diamaster PRO Z1+1 типа WO 140-2-50
Режущий материал: DP (DIA) 
поликристаллический алмаз.
Количество зубьев: Z 1+1 Частота
вращения: n= 16000-30000 мин-1 .
Иденти- Диаметр
фикационный
№
090154
8
091264
10
091266
12
091267
14
091268
16
091272
16
091274
16
091275
16
091282
18
091283
20
091287
20
091290
20
091293
20
091295
20
Общая
длина
Рабочая
длина
Размер
хвостовика
60
70
100
90
80
100
100
115
115
90
105
115
120
125
12
22
28
28
22
28
35
43
43
28
35
43
48
53
12х40
12х40
25х60
16х50
16х50
25х60
25х60
25х60
25х60
16х50
25х50
25х60
25х60
25х60
Диаграмма для определения скорости подачи U в зависимости от толщины
детали Нд.
Поправочные коэффициенты аu
МДФ
ДСП необлицованная
плита фанерованная
(поперечная обработка
древесины)
0,8
1,1
0,7
68
Продолжение прил. 2
Примечание: значения скорости подачи U в зависимости от толщины детали Нд
на диаграмме приведены для обработки ламинированных ДСП фрезами на частоте вращения n= 18000 мин-1; область А определена для фрез диаметром 20 мм
с длиной рабочей части не больше 28 мм; ; область Б – для диаметра 20 мм и
длины до 38 мм соответственно; область С  для диаметра 20 мм и длины 48 мм;
для другого материала следует корректировать найденное по диаграмме значение скорости подачи U умножением на поправочный коэффициент аu.
Таблица 3
Основные параметры фрез концевых типа
WO 120-1-10 (Z 2, длинное исполнение)
Иденти- Диаметр
фикационный №
072495
072496
072497
072233
072105
072234
072106
072107
072108
072109
072498
10
12
14
14
16
16
18
20
22
24
30
Общая
длина
Рабочая
длина
90
90
85
100
90
100
90
90
90
90
90
35
40
40
50
45
60
45
45
45
45
35
Размер
хвостовика
12х40
12х40
12х40
12х40
12х40
12х40
12х40
12х40
12х40
12х40
12х40
Назначение:
для выборки паза и фрезерования
различных гнезд; инструменты с
большим диаметром также подходят для предварительного (чернового) фрезерования сложных трехмерных поверхностей и выборки четверти, а также работы у верхней границы допустимых
скоростей подачи.
Режущий материал: НW (НМ)
Фреза оснащена твердосплавными режущими элементами, расположенными на
торце и боковой поверхности рабочей части инструмента параллельно оси вращения.
69
Продолжение прил. 2
Обрабатываемый материал: древесина мягких и твердых пород, ламинированные и фанерованные ДСтП, ДВП, (МДФ и т. п.), клееная слоистая древесина
и т. п., комбинированные материалы (фанера и т. п.)
Количество зубьев: Z 2.
Частота вращения:
n= 16000-30000 мин-1 .
Диаграмма для определения скорости подачи
U в зависимости от толщины
детали Нд..
Поправочные коэффициенты аu
МДФ
ДСП необлицованная
плита фанерованная
(поперечная обработка
древесины)
Примечание: значения скорости подачи
U в зависимости от глубины
0,8
1,1
0,7
выборки
паза Нд на диаграмме приведены для обработки ламинированных ДСП фрезами
на частоте вращения n = 18000 мин-1; область выбора значений скорости подачи
U определена для диаметров фрез от 10 до14 мм (меньшие значения – для 10 мм
и большие – для 14 мм); для другого материала следует корректировать найденное по диаграмме значение скорости подачи
коэффициент аu.
U
умножением на поправочный
70
Окончание прил. 2
Таблица 4
Рекомендуемые средние толщины стружки на дуге резания hср
при фрезеровании различных материалов
Обрабатываемый материал
Средняя толщина
стружки hср, мм
Массивная древесина
0,20  0,80
Шпон и древесные плиты, облицованные шпоном
0,35  0,80
Необлицованные ДСтП и фанера
0,30  0,60
Плиты МДФ, твердые ДВП
0,20  0,60
Плиты из реактопластов
0,05  0,20
Плиты из термопластов
0,10  0,40
71
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Лабораторная работа № 1. Изучение конструкции и анализ кинемати-ческих
цепей и вакуумного привода обрабатывающего центра
с ЧПУ ОПТИМАТ ВНС 250
1. Изучение конструкции обрабатывающего центра
с ЧПУ ОПТИМАТ ВНС 250
1.1. Назначение и область применения обрабатывающего центра
1.2. Анализ кинематической схемы станка ВНС 250
1.3. Определение необходимого количества вакуумных присосок
для закрепления заготовок в центре ОПТИМАТ ВНС 250
1.4. Порядок выполнения лабораторной работы № 1
Лабораторная работа № 2. Изучение инструмента деревообрабатывающих
центров и режимов его работы
2.1. Изучение конструкции инструмента для деревообрабатывающих
центров
2.2. Определение режима работы инструментом в деревообрабатывающих
центрах
2.3. Порядок выполнения лабораторной работы № 2
Лабораторная работа № 3. Изучение конструкции обрабатывающего центра
для деталей дверей и окон GUBISCH CENTROMAT CF 1
3.1. Порядок выполнения лабораторной работы № 3
Лабораторная работа № 4. Изучение конструкции
сверлильно-присадочного центра проходного типа INSIDER FT 2
4.1.Изучение конструкции сверлильно-присадочного центра проходного
типа INSIDER FT 2
4.2. Порядок выполнения лабораторной работы № 4
Библиографический список
Приложение 1. Пилы дисковые типа WK 850-2 фирмы «Leitz»,
их параметры и рекомендации по применению
Приложение 2. Фрезы концевые Diamaster PRO Z1+1 типа WO 140-2-50
и концевые типа WO 120-1-10-(Z2 – длинное исполнение) фирмы «Leitz»,
их параметры и рекомендации по применению
3
5
5
5
17
20
24
26
26
35
45
46
51
53
54
60
62
63
66
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
5 227 Кб
Теги
автоматическая, линия, ивановская, цен, деревообрабатывающей
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа