Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 3.6. Хвостовик инструмента с конусностью 7:24
Передачу крутящего момента трением применяют при использовании хвостовиков с
конусами Морзе. Однако соединения с конусами Морзе в станках с автоматической
сменой инструмента не могут получить широкого применения из-за нестабильности
установки инструментов по длине и необходимости больших сил для удаления инструмента
из конусного гнезда шпинделя. Наиболее широко на многоцелевых станках с ЧПУ
применяют соединения вспомогательного инструмента со шпинделем, в котором хвостовик
инструмента устанавливают по конусной поверхности с конусностью 7: 24 (№ 40 и № 50),
а передача крутящего момента осуществляется торцовым шпоночным соединением
(рис. 3.6).
На станках фрезерно-оверлильно-расточной группы применяют подсистему
инструментальной оснастки, состоящей из вспомогательного и режущего инструмента,
обеспечивающих выполнение всех видов обработки, производящейся на этих станках.
Основой системы является максимальная унификация вспомогательного инструмента.
Предусмотрена возможность широкого применения стандартных конструкций режущего
инструмента, удовлетворяющего повышенным требованиям к его режущим свойствам и
качеству изготовления. Основой построения системы инструментальной оснастки является
выбор унифицированных присоединительных поверхностей.
Система унифицированного вспомогательного инструмента предназначена для
компоновки инструментальных блоков, каждый из которых предназначен для выполнения
конкретного технологического перехода. Унификация инструментальной оснастки
основывается на принципе взаимозаменяемости (элементы должны комплектоваться в
инструментальные блоки без дополнительной пригонки), рационального разделения
конструкций инструментальных блоков на агрегаты. Каждый агрегат выполняет
определенную функцию и может многократно использоваться при создании различных
инструментальных блоков с необходимой точностью и жесткостью соединения.
Схема компоновки инструментальной оснастки для сверлильных, расточных, фрезерных и
многоцелевых станков показана на рис. 3.7. Оправки 1.1—1.3 для насадных фрез с
поперечной и продольной шпонками с цилиндрическими посадочными отверстиями
диаметром 22, 27, 32, 40 и 50 мм. Рекомендуется применять фрезы с наружным
диаметром 63—200 мм. Оправки обеспечивают предварительную настройку размера от
торца до наибольшего диаметра конуса хвостовика с точностью до 0,05 мм в диапазоне 6
—8 мм. Патроны цанговые 1.4—1.6 для крепления концевых фрез и другого
Рис. 3.7. Схема компоновки инструментальной оснастки для многоцелевых станков
режущего инструмента с цилиндрическими хвостовиками диаметром 20...40 мм и 5...20
мм. Большая надежность крепления достигается за счет увеличения числа (до 8—12)
прорезей цанги, что придает им повышенную эластичность и уменьшает потери сил на
деформацию лепестков. Угол наклона конуса цанги — самотормозящий. Втулка 1.5 с
конусностью 7:24 — переходная для концевых фрез. Втулки переходные 1.7—1.8 служат
для крепления режущего инструмента с конусом Морзе 2, 3, 4 с лапкой и резьбовыми
отверстиями 1.26—1.29. Державки 1.9 в сборе с регулируемыми втулками, оправками и
патронами 1.16—1.25 обеспечивают простое и надежное регулирование вылета режущего
инструмента типа сверл, зенкеров, разверток и метчиков. Оправки 1.10—1.11 — расточные
для получистового и чистового растачивания. Оправка 1.12 — для чистового растачивания,
сборная. Оправка 1.13 — для подрезных пластин. Головка /. 14 — расточная двухзубая.
Головка 1.15 — расточная универсальная. Для крепления и регулирования вылета режущего
инструмента в комплекте с державками применяют следующие «виды вспомогательного
инструмента. Патроны цанговые 1.16 обеспечивают крепление стандартного режущего
инструмента с цилиндрическими хвостовиками диаметром 5.. .25 мм (сверла, зенкера,
зенковки, фрезы и т. п.) с увеличенным вылетом. Патроны имеют цилиндрический
регулируемый хвостовик диаметром 36 и 48 мм, фиксируемый в державке. Оправки 1.19
— регулируемые для насадных зенкеров и разверток с присоединительной под инструмент
конусностью 1 :30. Цилиндрический регулируемый хвостовик имеет диаметр 36 и 48 мм.
Патроны регулируемые резьбонарезные 1.20— с Предохранительным устройством с
диапазоном наре зания резьб М6...М16. Хвостовик диаметром 36 и 48 мм —
регулируемый цилиндрический. Для дисковых фрез с цилиндрическим
хвостовиком диаметром 36 и 48 мм применяют регулируемые оправки 1.20.
Крепление и регулирование вылета инструмента с конусами Морзе могут быть
обеспечены переходными цилиндрическими регулируемыми втулками с внутренним
конусом Морзе, которые, в свою очередь, крепятся в державках. При необходимости
комплектации вспомогательным инструментом станков с ЧПУ, имеющих концы
шпинделей с конусами Морзе, или для осуществления работ с увеличенным вылетом
инструмента используют следующие патроны: с конусом Морзе 2 сверлильные
трехкулачковые без ключа 1.26 с диапазоном диаметра сверл 3.. .16 мм; с конусом
Морзе 3 и 4 резьбонарезные 1.27 с предохранительным устройством для резьб
М6...М16.
ГЛАВА 4
ПРИБОРЫ ДЛЯ НАСТРОЙКИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
§ 4.1. ПРИБОРЫ ДЛЯ НАСТРОЙКИ ИНСТРУМЕНТА ВНЕ СТАНКА
Поскольку на станках с ЧПУ применяют инструмент определенных размеров
при заданном положении относительно системы координат станка, настройка всех
инструментов на заданные размеры имеет решающее значение для повышения
эффективности станков с ЧПУ.
Предварительная настройка инструмента вне станка обеспечивает значительное
сокращение времени простоев станков благодаря совмещению подготовительно-
заключительного времени, затрачиваемого на переналадку станка, и
«вспомогательного времени, затрачиваемого на замену и поднастройку инструмента, с
временем работы станка. Предварительная настройка инструмента производится вне
зависимости от конкретной программы. Для этого регламентируются координатные
размеры вершин режущей кромки инструмента. Приборы для предварительной
настройки инструмента к станкам с ЧПУ по сравнению со специальными
приспособлениями для настройки инструментов на агрегатных станках и станках-
автоматах должны обладать большой универсальностью и гибкостью, т. е.
возможностью быстрой переналадки для настройки различных инструментов.
Станки с программным управлением являются высокоточными
автоматизированными станками. Основной предпосылкой, обеспечивающей
достижимую точность обработки на этих станках, является точность
предварительной настройки инструмента. Следовательно, приборы для
предварительной настройки инструмента должны обеспечивать высокую точность
настройки на размер по одной или по нескольким координатам. Базирующие
элементы приспособлений должны строго соответствовать базирующим элементам
станков, предназначенным для установки вспомогательного инструмента.
4.1.1. Приборы для настройки инструмента для станков токарной группы
Прибор БВ-2010 (рис. 4.1) предназначен для предварительной размерной
настройки в двух горизонтальных координатах как резцов в инструментальных блоках
станков токарной группы, так и вращающегося инструмента в оправках и на
борштангах станков сверлильной и расточной групп. Прибор состоит из ступенчатой
станины /, на поверхности нижней ступени которой имеются Т-образные пазы для
установки переходников-адаптеров (имитирующих базирующие поверхности станков
токарной группы для установки инструментальных блоков) или шпиндельной бабки //
для установки борштанг. На поверхности станины находятся нижняя 3 и верхняя 4
каретки, перемещающиеся соответственно в продольном и поперечном направлениях.
На верхней каретке установлено визирное устройство 5, выполненное в виде
проекционного отсчетного спирального микроскопа. На поворотном экране 6 про-
ектора с 25-кратным увеличением выполнено штриховое перекрестие. Для установки
инструментальных блоков на приборе устанав- . лювают сменные переходники-
адаптеры. Установка адаптера по двум координатам относительно нулевых точек
системы отсчета производится по контрольному шаблону, имитирующему две грани
резца с определенными размерами относительно базовых поверхностей шаблона.
Каретки с проектором устанавливают на координаты, соответствующие размерам
контрольного шаблона. Адаптер с шаблоном устанавливают и закрепляют на станине
прибора таким образом, чтобы грани шаблона совпали с перекрестием проектора.
Затем шаблон снимается с адаптера и проектор настраивается
Рис. 4.1. Прибор БВ-2010 для предварительной настройки инструментов
на размер инструмента согласно координатам, указанным на карте наладки. Проектор
на заданные координаты устанавливают предварительно перемещением каретки по
оптическим шкалам 9 и 10 стеклянных линеек и отсчетным микроскопам 7 и 8. Точная
установка проектора осуществляется микрометрическими винтами. После установки
проектора на заданные координаты положение кареток фиксируется стопорными
винтами 12 и 2. Настройка инструмента на заданные размеры координат
осуществляется перемещением резца винтами настройки в положение, при котором
его режущие кромки будут совпадать с перекрестием проектора. После этого резец
закрепляется. Точность настройки инструмента по каждой координате — 0,005 мм.
Проверка положения режущей кромки инструмента по вертикали осуществляется
индикатором часового типа, установленным на отдельной стойке. При необходимости
установки резца на требуемый угол экран проектора с перекрестием предварительно
поворачивают на требуемый угол по угломерной головке.
4.2.1. Приборы для настройки инструмента для станков фрезерно-сверлильно-
расточной группы
Прибор БВ-2013 (рис. 4.2) предназначен для размерной настройки режущего
инструмента станков с ЧПУ сверлильной, расточной и фрезерной групп с установкой
координат по линейкам, установочным мерам длины, нониусам с фиксацией
положения режущей кромки инструмента по индикаторам. Устройство состоит из
литого основания 1, на котором размещены шпиндель 4 и механизмы грубого 15 и
точного 16 перемещений вертикальной каретки 11.
Настраиваемый инструмент с конусным хвостовиком (конусность 7:24)
устанавливается в конусное гнездо шпинделя и затягивается маховиком 2. Фиксатор
3 исключает поворот шпинделя 4 во время затяжки инструмента маховиком. На
верхней поверхности основания крепится стойка 12 с вертикальной и горизонтальной
каретками 11 и 10. Вертикальная каретка 11 перемещается по прямоугольным
направляющим 13 посредством ходового винта 14 с шагом 4 мм. Закрепление каретки
в необходимом положении осуществляется стопором 5. На этой каретке находятся
прямоугольные направляющие для горизонтальной каретки 10, предназначенной для
установки размера по диаметру. На каретке 10 закреплены: насадка 6 с
индикаторами, предназначенными для фиксации положения настраиваемого
инструмента на заданный размер как по диаметру, так и по вылету; призма 7 для
размещения установочных мер, кратных 25 мм (вставок или концевых мер длины) и
микрометрическая головка 9 с пределами измерения до 25 мм и ценой деления 0,01
мм. Перемещение этой каретки осуществляется посредством ходового винта с шагом
2 мм и гайки, которая через винт и каретку под действием пружины прижимает винт
микрометрической головки к неподвижному упору 8, при этом между торца ми гайки
и направляющей должен образоваться осевой зазор. Наличие зазора определяется по
совмещению указателя, закрепленного на гайке, и штриха, нанесенного на
направляющей.
Рис. 4.2. Прибор БВ-2013 для предварительной настройки инструмента Рис. 4.3.
Прибор БВ-2015 для предварительной настройки инструмента
Установка устройства на заданные координаты осуществляется следующим образом.
Для настройки по вылету инструмента ослабляется стопор 5 вертикальной каретки,
маховиком 15 грубого перемещения предварительно перемещают каретку на размер,
пользуясь шкалой линейки и нониусом. Затем маховичком 16 точного перемещения
устанавливают требуемый размер с помощью нониуса и линейки. Настраиваемый
инструмент вводят в соприкосновение с наконечником индикаторной головки, нулевое
показание которой соответствует размеру инструмента по вылету.
Для настройки инструмента по диаметру маховиком 15 грубого перемещения каретка
10 отводится «вправо на величину, превышающую заданную. Отсчет ведется по линейке.
Если диаметр настраиваемого инструмента менее 50 мм, то требуемый размер радиуса
устанавливается непосредственно по микрометрической головке 9. Если радиус более 50
мм, то на призму 7 укладывается соответствующая вставка или концевая мера длины,
кратная 25 мм. Винтом микрометрической головки 9 устанавливается дополнительная
величина до требуемого размера. После этого каретку перемещают вправо до входа
указателя в зону штриха, чем достигается постоянство поджима шпинделя головки к
неподвижному упору. Настраиваемый инструмент элементами регулирования
устанавливают так, чтобы он контактировал со штоком индикаторной насадки, и
дальнейшим его выдвижением добиваются нулевого показания индикатора, после чего
инструмент закрепляют.
Прибор БВ-2015 (рис. 4.3) предназначен для предварительной размерной настройки
инструмента для станков с ЧПУ сверлильной, расточной и фрезерной групп. Установка
координат на приборе БВ-2015 производится по шкалам и отсчетным микроскопам.
Фиксация положения режущей кромки инструмента производится по визирному
микроскопу. Прибор позволяет также устанавливать диаметральную координату по
индикатору. Он имеет два исполнения— с отсчетными микроскопами и с отсчетными
навесными устройствами. Прибор состоит из литого основания 1, в котором размещены
шпиндель 4 и механизм грубого 13 и точного 12 перемещения вертикальной каретки.
Фиксатор 3 исключает поворот шпинделя 4 во время затяжки инструмента маховиком 2.
На поверхности основания крепится стойка 11с вертикальной 10 и горизонтальной 8
каретками. Вертикальная каретка перемещается по прямоугольным направляющим
посредством ходового винта е шагом 4 мм. На вертикальной каретке находятся также
прямоугольные направляющие, по которым перемещается горизонтальная каретка,
предназначенная для проверки и установки размера по диаметру. На горизонтальной
каретке закреплено визирное устройство 5 с микроскопом, предназначенное для фиксации
положения настраиваемого инструмента на заданный размер как по диаметру, так и по
вылету. Шкала горизонтального размера визирующего устройства также закреплена на
горизонтальной каретке и снабжена индикатором. Перемещение горизонтальной каретки
осуществляется маховиком 9 посредством ходового винта с шагом 2 мм. В качестве
отсчетных устройств применены микроскопы: МОС-21—для горизонтального отсчета (7),
МО-В — для «вертикального отсчета (6).
Установка прибора на заданные координаты по вылету включает два режима: 1)
установка прибора на заданный размер по вылету; 2) измерение действительного вылета
инструмента.
Установка прибора на заданный размер по вылету осуществляется следующим образом.
Маховиком грубого перемещения 13 устанавливают предварительный размер, пользуясь
шкалой линейки. Затем с помощью маховика точного перемещения 12 устанавливают
требуемый размер, пользуясь отсчетным устройством. Пои этом линия, находящаяся на
подвижной шкале микроскола, должна занять положение между двумя параллельными
линиями, видимыми в окуляр микроскопа.
Измерение действительного вылета инструмента осуществляют следующим образом.
Маховиком грубого перемещения перемещают вертикальную каретку на размер,
приблизительно равный размеру вылета исследуемого инструмента. Вертикальная
каретка в этом случае не мешает вставлять оправку с инструментом в шпиндель. Вставляют
инструмент © шпиндель. Ослабляют фиксатор 3. Пользуясь микроскопом визирного
устройства 5 и поворачивая шпиндель 4, добиваются такого положения «инструмента, когда
изображение режущей кромки инструмента, видимое в окуляр микроскопа, будет наиболее
четким (края режущей кромки видны наиболее резко). В этом положении при наиболее
резком изображении фиксатором стопорят шпиндель. Маховиком 2 зажимают инстру-
мент. Маховиком 12 точного перемещения вертикальной каретки добиваются совмещения
горизонтальной линии, видимой в окуляр микроскопа визирного устройства 5, с линией
режущей кромки инструмента. Поворачивая лимб микроскопа 6 из положения О по
часовой стрелке, добиваются положения, когда две перемещающиеся горизонтально и
параллельно линии заключат в пространстве между собой горизонтальную линию,
находящуюся на шкале микроскопа.
Установка прибора на заданный размер по диаметру имеет два режима: 1) установка
прибора на заданный размер по диаметру; 2) определение диаметра инструмента.
Установка прибора на заданный размер по диаметру осуществляется следующим
образом. Маховиком 9 и микроподачей горизонтальная каретка устанавливается на
требуемый размер с помощью отсчетного устройства. Для определения диаметра
инструмента предварительно перемещают вертикальную каретку на размер вылета
инструмента. Вставляют оправку с инструментом в шпиндель. Ослабляют фиксатор.
Поворачивая шпиндель и пользуясь микроскопом визирного устройства, добиваются
наиболее резкого изображения режущей кромки инструмента. Вращая маховик
перемещения горизонтальной каретки, добиваются совпадения вертикальной линии,
нанесенной на шкале микроскопа визирного устройства, с линией режущей кромки
инструмента. Полученный размер радиуса инструмента считывают по микроскопу 7. Для
определения диаметра инструмента полученный размер умножают на 2.
§ 4.2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ НАСТРОЙКА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
НА СТАНКЕ
При настройке инструмента вне станка не обеспечивается «высокая точность обработки
заготовок ©следствие наличия погрешностей настройки инструмента вне станка,
установки инструмента, износа инструмента, геометрических погрешностей станка,
погрешностей, вызванных тепловыми деформациями, деформациями системы станок —
приспособление — инструмент — заготовка. В последнее время распространена
автоматизированная настройка режущего инструмента непосредственно на станке с
автоматическим занесением в систему управления требуемой величины коррекции. Для
этого применяют системы автоматического измерения и компенсации.
Рис. 4.4. Схемы устройств автоматизации размерной настройки инструментов
На токарных станках измерительный щуп — датчик касания (с дискретным сигналом)
устанавливают на торце передней бабки стационарно или на откидном рычаге, который по
программе устанавливается в рабочее положение. Перед началом обработки резец,
установленный в револьверной головке токарного станка, по программе подводится к щупу
датчика (рис. 4.4, а и б). В момент касания инструмента со щупом возникает электрический
сигнал, воспринимаемый устройством числового программного управления (УЧПУ). Щуп
прямоугольной формы фиксирует фактическое положение режущей кромки резца, которое