Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов

Подождите немного. Документ загружается.

Ю. И. Кузнецов

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

ОСНАСТКА

ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

И ПРОМЫШЛЕННЫХ

РОБОТОВ

Допущено Министерством

станкостроительной и

инструментальной

промышленности в качестве

учебного пособия для

машинострительных

техникумов

МОСКВА

«МАШИНОСТРОЕНИЕ»

1987

ББК 34.63-5

К89

УДК 621.9.06-529-29+621.865.8(075.3)

Рецензенты инж. А. Г. Матвеев, Л. Г. Позняк

Кузнецов Ю. И.

К89 Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных

роботов: Учеб. пособие для машиностроительных техникумов—М.:

Машиностроение. 1987— 112 с: ил.

(В обл.): 26 к.

Рассмотрена оснастка для станков с ЧПУ: станочные

приспособления, режущий и вспомогательный инструмент, оснастка

промышленных роботов — захватные устройства. Даны сведения,

необходимые для проектирования оснастки для станков с ЧПУ.

Описаны способы базирования и закрепления заготовок в

приспособлениях, а также приспособлений на станках. Приведены

различные системы и конструкции приспособлений, режущего,

вспомогательного инструментов, устройств настройки инструмента вне

станка и на станке, и захватных устройств промышленных роботов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990

годы и на период до 2000 года» указано на необходимость совершенствовать структуру

выпускаемого оборудования; обеспечить опережающий выпуск металлорежущих станков с

числовым программным управлением; повысить в 3 — 4 раза выпуск

высокопроизводительного режущего инструмента с неперетачиваемыми пластинами из

твердого сплава и металлокерамики.

В учебном пособии рассмотрена оснастка для станков с ЧПУ: станочные приспособления,

режущие и вспомогательные инструменты, устройства для настройки инструментов и

оснастка промышленных роботов, обеспечивающая повышение точности и

производительности обработки заготовок на станках с ЧПУ. Цель учебного пособия —

дать учащимся средних учебных заведений сведения о технологической оснастке для

станков с ЧПУ и промышленных роботов, о методах установки заготовок в приспо-

соблениях, установки приспособлений на станках с ЧПУ, настройки режущего

инструмента, об особенностях приспособлений, режущего и вспомогательного инструмента,

ознакомить учащихся с прогрессивными конструкциями оснастки и областью ее рацио-

нального применения.

В учебном пособии использован опыт научно-исследовательских и проектно-

конструкторских институтов, передовых машиностроительных и станкостроительных

заводов: ЭНИМС, ВНИИ, НПО «Оргстанкинпром», МГКТИ Союзтехоснастка (г. Харьков),

Литстанкопроект (г.Вильнюс), НИИПТмаш (г.Краматорск),станкостроительный завод

«Красный пролетарий», ПО «Станкостроительный завод им. Серго Орджоникидзе», ПО

«Ивановский завод им. 50-летия СССР», Барановичский завод станкопринадлежностей и

др.

При изложении материала учебного пособия учитывались основные направления

развития станкостроения, определенные XXVII съездом КПСС.

Размещение материала в пособии соответствует учебной программе «Технологическая

оснастка для станков с программным управлением и промышленных роботов»,

утвержденной Управлением кадров и учебных заведений Минстанкопрома.

ВВЕДЕНИЕ

Станочная оснастка — это орудия производства, дополняющие металлорежущие станки,

и предназначенные для выполнения технологического процесса механической обработки

заготовок. Оснастка для станков с ЧПУ включает в себя: станочные приспособления,

режущий и вспомогательный инструмент, приборы для предварительной настройки

инструмента.

Станочным приспособлением называется технологическая оснастка, применяемая на

металлорежущем станке и предназначенная для установки (базирование и закрепление)

заготовки.

Точность и производительность обработки заготовок на станках с ЧПУ, равно как и на

металлорежущих станках других типов зависит от всех звеньев системы станок —

приспособление — инструмент— заготовка, неотъемлемыми звеньями которой является

технологическая оснастка. Повышение эффективности использования станков с ЧПУ в

значительной мере зависит от технического уровня оснастки. Применение на станках с

ЧПУ прогрессивной станочной оснастки существенно повышает точность и

производительность обработки заготовок. Анализируя формулу штучно-калькуляционного

времени Т

шт.к

, можно установить, что применение прогрессивной оснастки обеспечивает

возможность сокращения всех составляющих этого времени:

ТТТТ

ТТT

ЗП

ТЕХОРГИНСМУО

ЗП

ВСПОКШТ

...





где Т

— основное (технологическое) время; Т

ВСП

— вспомогательное время; Т

П-З

—

подготовительно-заключительное время; п — число заготовок в партии; Т

— время

вспомогательных ходов станка; Т

— время установки (базирования и закрепления)

заготовки; Т

СМ.ИН

— время смены инструмента; Т

орг

тех

— время организационно-технического

обслуживания, затрачиваемое на замену затупившегося инструмента.

Вспомогательное время характеризует степень автоматизации станка, а

подготовительно-заключительное — степень его гибкости, т. е. возможность быстрого

переналаживания. Чем выше степень автоматизации станка, тем меньше Т

ВСП

. Чем выше

степень гибкости станка, тем меньше Г

П.З

т. е. тем меньше времени затрачивается на

переналадку станка при переходе на обработку новой партии заготовок.

Средства сокращения составляющих штучно-калькуляционного времени обработки

на станках с ЧПУ

Составляющие

ШТ.К

Пути сокращения

составляющих Т

ШТ.К

Оснастка, применяемая для реализации

путей повышения производительности

Интенсификация режимов

резания

Оснастка повышенной жесткости Режущий

инструмент, оснащенный твердыми

сплавами и сверхтверды* ми материалами

Патроны, снижающие или исключающие

влияние центробежных сил на силы

закрепления заготовки

Концентрация переходов

Многошпиндельные переналаживаемые

головки

Две револьверные головки с независимым

перемещением по программе

В.Х

Концентрация переходов

Многошпиндельные переналаживаемые

головки

Сокращение времени подвода-

отвода инструмента

Комбинированный переналаживаемый

инструмент

Сокращение времени

базирования заготовок

Приспособления, обеспечивающие

полное базирование заготовок, ис-

ключающие выверку заготовок

Совмещение времени

базирования с временем работы

Устройства для смены заготовок вне

рабочей зоны станка или вне станка (в двух

приспособлениях)

Устройства автоматической смены

приспособлений

Сокращение времени

закрепления заготовок

Быстродействующие зажимные устройства

Совмещение времени

закрепления заготовок с

временем работы станка

Устройство для смены заготовок вне

рабочей зоны станка или вне станка (в двух

приспособлениях)

Устройства для автоматической смены

приспособлений

Составляющие

ШТ.К

Пути сокращения

составляющих Т

ШТ.К

Оснастка, применяемая для реализации

путей повышения производительности

Сокращение числа установок

заготовки

Поворотные приспособления для

базирования и закрепления заготовки, в

которых обеспечивает возможность

обработки четырех поверхностей с одной

установки заготовки

Поворотные приспособления с двумя осями

поворота или поворотные стойки,

установленные на поворотных столах и

обеспечивающие возможность обработки

заготовок с пяти сторон с одной установки

Револьверные головки, расширяющие

технологические возможности станка за

счет использования приводных шпинделей

для вращающихся инструментов,

обеспечивающие полную обработку

заготовок деталей типа тел вращения на

одном станке

см.ин

Сокращение времени смены

инструмента

Приспособления для предварительной

настройки инструмента Быстросменный

инструмент Устройства для

полуавтоматической или автоматической

смены инструмента

Сокращение числа смен

инструмента

Комбинированный переналаживаемый

инструмент

Многошпиндельные переналаживаемые

головки

Многоместные приспособления для

последовательной обработки заготовок одним

из нескольких инструментом

орг- тех

Сокращение времени замены

затупившегося инструмента

Приспособления для предварительной

настройки инструмента Быстросменный

инструмент Устройства для автоматической

замены затупившегося инструмента

Повышение стойкости

инструмента

Инструменты, оснащенные твердыми

сплавами, сверхтвердыми материалами и

износостойкими покрытиями,

намагниченные инструменты

Сокращение числа замен

инструмента

Комбинированный переналаживаемый

инструмент

Многошпиндельные переналаживаемые

головки

Составляющие

ШТ.К

Пути сокращения

составляющих Т

ШТ.К

Оснастка, применяемая для реализации

путей повышения производительности

П-З

Сокращение времени смены

комплекта инструмента

Приспособления для предварительной

настройки инструмента

Быстросменный инструмент

Быстросменные диски револьверных головок

токарных станков

Устройство для автоматической смены

инструментов

Устройство для автоматической смены

инструментальных магазинов

Сокращение числа смен

инструмента

Многошпиндельные переналаживаемые

головки

Комбинированный переналаживаемый

инструмент

Сокращение времени смены

приспособлений

Приспособления, обеспечивающие

полное базирование на станке

Быстросменные приспособления

Устройство для автоматической смены

приспособлений

Быстропереналаживаемые приспособления

Устройство для автоматической

переналадки приспособлений

Совмещение времени смены

приспособлений с временем

работы станка

Устройство для смены приспособлений вне

рабочей зоны станка или вне станка

Анализ работы станков с ЧПУ показал, что все составляющие Т

ШТ.К

можно сократить

путем реализации требований, предъявляемых к станочной оснастке. Пути и средства

сокращения составляющих штучно-калькуляционного времени при обработке на станках с

ЧПУ благодаря применению прогрессивной оснастки приведены в таблице.

Применение прогрессивной технологической оснастки для станков с ЧПУ является

значительным резервом повышения точности и производительности, а также снижения

стоимости обработки на станках с ЧПУ.

К оснастке промышленных роботов относятся захватные устройства, являющиеся одним

из важнейших элементов промышленных роботов. Расширение области применения

роботов, выполняющих функцию вспомогательных устройств станков с ЧПУ и

обеспечивающих автоматизацию их загрузки-разгрузки, зависит главным образом от

возможности быстрой переналадки или смены (в том числе автоматической) оснастки —

захватных устройств.

ГЛАВА 1

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

§ 1.1. ОСОБЕННОСТИ ПРИСПОСОБЛЕНИИ ДЛЯ СТАНКОВ

С ЧПУ

1.1.1. Особенности приспособлений для станков с ЧПУ и требования,

предъявляемые к ним.

Для эффективного использования станков с ЧПУ к станочным

приспособлениям предъявляется ряд специфических требований, обусловливаемых

особенностью станков с ЧПУ. Несоблюдение этих требований значительно снижает

преимущества, которые могут быть получены от применения станков с ЧПУ.

Станки с ЧПУ являются высокоточными станками. Следовательно, для обеспечения

высокой точности обработки заготовок приспособления должны быть выполнены

повышенной точности. Погрешности базирования и закрепления, возникающие при

установке заготовок в приспособлениях, должны быть сведены к минимуму (по

возможности к нулю).

Станки с ЧПУ имеют повышенную жесткость и мощность. Следовательно,

конструкция приспособления не должна быть наиболее податливым звеном системы

станок — приспособление — инструмент— заготовка, чтобы использовать полную

мощность станка на черновых операциях и обеспечить высокую точность на чистовых

операциях.

Относительное перемещение заготовки и инструмента на станках с ЧПУ

осуществляется автоматически в системе заранее заданных координат. Следовательно,

приспособления должны обеспечивать полное базирование заготовок, т. е. лишение их

всех шести степеней свободы. Необходимо строго определенное положение

базирующих элементов приспособлений относительно начала координат станка

(нулевой точки).

Для обеспечения автоматической ориентации базирующих элементов (опор)

приспособления относительно начала координат станка необходимо полное

базирование приспособлений на станке, обеспечивающее строго определенное

положение приспособления относительно нулевой точки станка.

Станки с ЧПУ обеспечивают возможность обработки максимального числа

поверхностей (до четырех-пяти) с одной установки заготовки на поворотном столе.

Для этого приспособления должны обеспечивать полную инструментальную

доступность, т. е. возможность подхода инструмента ко всем обрабатываемым

поверхностям.

Для сокращения времени простоя дорогостоящих станков с ЧПУ, затрачиваемого на

смену заготовок, приспособления должны обеспечивать сокращение времени зажима-

разжима заготовок, поскольку это время является доминирующим при смене

заготовок.

Возможность обработки на станках с ЧПУ максимального числа поверхностей с

одной установки заготовки резко увеличивает цикл обработки заготовки на одном

станке, что обусловливает возможность смены заготовки во втором приспособлении

вне рабочей зоны станка или вне станка во время его работы.

Станки с ЧПУ выгодно отличаются от традиционных станков-автоматов своей

гибкостью, т. е. возможностью быстрой переналадки, так как последняя заключается

лишь в смене программоносителя. Однако наибольшая часть подготовительно-

заключительного времени затрачивается не на переналадку станка, а на смену

оснастки—приспособлений и комплекта инструмента. Следовательно, для сокращения

времени переналадки станков приспособления должны обеспечивать возможность их

быстрой смены или переналадки.

Станки с ЧПУ являются основным средством автоматизации мелко- и

среднесерийного производства. Следовательно, на таких станках наиболее

эффективно применять переналаживаемые приспособления, обеспечивающие путем их

переналадки или перекомпоновки обработку широкой номенклатуры заготовок.

Специальные приспособления целесообразно применять лишь в условиях

крупносерийного производства.