Назначение и область применения станка токарного патронно-центрового с числовым программным управлением 16К20Ф3

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Назначение: Токарная обработка деталей типа тел вращения в замкнутом полуавтоматическом цикле.

Станок предназначен для токарной обработки наружных (диаметром до 400 мм) и внутренних поверхностей деталей (длиной до 1000 мм) со ступенчатым и криволинейным профилем в осевом сечении.

Токарный станок 16К20Ф3 сконструирован на базе токарно-винторезного станка 16К20, поэтому компоновка, составные части и движения у этих станков одинаковы. Во многом унифицирована также конструкция.

Устройство ЧПУ станка (станок может оснащаться различными типами систем ЧПУ: разомкнутыми, замкнутыми, СТС) обеспечивает движение формообразования (число одновременно управляемых координат равно двум), изменение значений подач, переключение частот вращения шпинделя, индексацию резцовой головки и нарезание резьбы по программе.

Станки могут выпускаться с различными устройствами ЧПУ (УЧПУ), в исполнении для встраивания в гибкие производственные модули (ГПМ), а также в специальном и специализированном исполнении при оснащении наладками по согласованию с заказчиком.

Область применения: Мелкосерийное серийное производство.

Класс точности П по ГОСТ 8--82.

Вид климатического исполнения по ГОСТ15150--69: УХЛ4.

В зависимости от заказа станки поставляются с основанием под транспортер стружкоудаления и комплектуются транспортером или с основанием без окна для транспортера стружкоудаления и не комплектуются транспортером.

Обозначение токарного станка 16К20Ф3.

В 1937 году в ЭНИМС был разработан типаж (номенклатура типов и размеров) станков, в том числе и принята единая система условных обозначений станков.

1 - токарный станок (номер группы по классификации ЭНИМС).

6 - токарно-винторезный станок (номер подгруппы по классификации ЭНИМС).

К - поколение станка или обозначение завода - производителя:

А, К - Станкостроительный завод Красный Пролетарий.

Б - Средневолжский станкостроительный завод.

В - Астраханский станкостроительный завод.

ВТ - Витебский станкостроительный завод.

Д - Алма-Атинский станкостроительный завод им. 20-летия Октября.

Е, Л- Ереванское станкостроительное ПО.

20 - высота центров над станиной (220 мм).

Буквы в конце обозначения модели:

Г - исполнение станка с выемкой в станине.

К - исполнение станка с гидрокопировальным устройством.

М - исполнение станка для серийного производства с гидрокопировальным устройством.

П - исполнение станка с повышенной точностью по ГОСТ 8-82.

В - исполнение станка с высокой точностью по ГОСТ 8-82.

Ф1 - исполнение станка с устройством цифровой индикации УЦИ.

Ф3 - исполнение станка с системой ЧПУ.

Обозначение станков в исполнении для встраивания в ГПМ: станок токарный патронно-центровой с ЧПУ мод. 16К20Ф3СХХХ, где XXX --дополнительный индекс, первая цифра которого обозначает тип промышленного робота (ПР), входящего в состав ГПМ:

1 - Промышленный робот типа M10П.62.01 или РБ242, устанавливаемый па станке.

2 - Промышленный робот типа М20П40.01, напольного типа.

Обозначение в зависимости от оснащения УЧПУ станок токарный патронно-центровой с ЧПУ модели 16К20Ф3СХХ, где XX -- принятый на заводе дополнительный индекс, например 15 - УЧПУ МС2101, 32-УЧПУ 2Р22, 39 -- «Электроника НЦ-31» и т.д.

Например:

16К20Ф3С215 -- исполнение станка с УЧПУ МС2101 для встраивания в гибкий промышленный модуль с промышленным роботом напольного типа М20П.40.01.

16К20Ф3С132 -- исполнение станка с УЧПУ 2Р22 для встраивания в гибкий промышленный модуль со станочным промышленным роботом типа М10П.62.01 или РБ 242.

16К20Ф3С239 -- исполнение станка с УЧПУ «Электроника НЦ-31» для встраивания в гибкий промышленный модуль с промышленным роботом напольного типа М20П.40.01.

Табл. 1. Обозначения станков 16К20ф3 в зависимости от исполнения и модели ЧПУ

Рис. 1. Габарит рабочего пространства токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3

Рис. 2. Общий вид токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3

Рис. 3. Кинематическая схема токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3

Главное движение сообщается шпинделю VI. Источником движения служит электродвигатель М1. Автоматическая коробка скоростей (АКС) 5 с электромагнитными муфтами обеспечивает автоматическое переключение частоты вращения. Коробка связана с двигателем и со шпиндельной бабкой клиноременными передачами.

Вращение в передней бабке с вала IV передается через зубчатые колеса на вал V и далее включением зубчатых колес или на шпиндель VI. При включении зубчатой пары шпиндель получает частоты вращения 35…560 мин-№, а при включении зубчатых колес - 100…1600 мин-№. Таким образом, шпиндель может получить 18 частот вращения (9 + 9), но, так как 6 из них повторяются, он имеет двенадцать рабочих частот вращения 35…1600 мин-1.

Приводы продольной и поперечной подачи могут иметь два исполнения: шаговый электрогидравлический (разомкнутая система ЧПУ) и с регулируемыми электродвигателями постоянного тока. В приводах подачи применяются беззазорные шариковые передачи 9 и 10 с шагом р = 10 мм для продольного и шагом р = 5 мм для поперечного перемещения. Продольное и поперечное перемещения каретки 2контролируются датчиками обратной связи 10 и 11 соответственно, которые вращаются от ходовых винтов через беззазорные зубчатые передачи.

Для нарезания резьбы по программе станок оснащен датчиком нарезания резьбы 12 типа ВЕ-51. Вращение датчика осуществляется также через беззазорную зубчатую передачу. Поворот резцедержателя происходит от электродвигателя М4 через передачи и, причем в начальный момент движения муфты М1 вал VII подается влево, торцевая плоскозубая муфта М2 расцепляется, и происходит поворот резцедержателя в нужную позицию, которая контролируется специальным блоком конечных выключателей 13. Затем направление вращения двигателя М4 и муфты М1 изменяется, вал VII подается вправо, сжимая пружину 14, и резцедержатель фиксируется муфтой М2. Начинается цикл обработки.

Рис. 4. Передняя шпиндельная бабка станка 16К20Ф3

Установка передней бабки осью шпинделя по расчетной линии центров станка на станине производится двумя винтами.

Смазка передней бабки централизованная от специальной станции смазки, монтируемой на основании станка.

Шпиндель смонтирован в двух конических роликоподшипниках типа "Гаме" или отечественных № 3182120 кл. "С" и № 46216 кл. "А".

Выбор радиального зазора в заднем подшипнике и компенсация тепловых деформаций производится под действием пружин 21.

Внимание! подшипник типа "Гаме" регулируется на заводе-изготовителе станка и не требует регулировки в процессе эксплуатации станка.

В станках 16К20ФЗС5 ж 16К20ФЗС8 в передней бабке устанавливается датчик резьбонарезания I.

Для постоянной выборки люфта в зубчатом зацеплении шестерня 6 постоянно поджата пружинами 2. Разрешающая способность датчика 1000 импульсов на оборот и I нулевой импульс для отметки - "нулевого" положения шпинделя при вводе в нитку при нарезании резьбы в несколько проходов.

Смазка шпиндельной бабки централизованная.

Рис. 5. Привод поперечной подачи токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3С5

Каретка суппорта 1 перемещается по направляющим станины, а салазки 2 - по направляющим каретки. От шагового двигателя с гидроусилителем 16, закрепленного на кронштейне 14, вращение передается винту качения 9 через колеса 17 и 13. Для выбора зазора в зубчатом зацеплении смещают колесо 17 относительно колеса 13. Винт качения 9 установлен в радиальных подшипниках 12, натяг в которых создается двенадцатью пружинами 19, вставленными в специальные втулки 18. От осевого смещения винт качения удерживается упорными подшипниками 11, натяг в которых создается сжатием пружин 10. Раскрытие стыка между правым торцом гайки 21 и втулки 20 недопустимо.

Корпус гайки 6 жестко крепят к суппорту 1 клином 5. Жесткая стыковка корпуса гайки 6 с фланцем 3 достигается подшлифовыванием последнего.

Выбор зазора и регулировку натяга в паре винт-гайка качения производят поворотом полугайки 7 относительно полугайки 4 с помощью колеса 8, поворот которого на один зуб относительно полугайки 7 приводит к осевому смещению на 1 мкм. Бесконтактный конечный выключатель 15 выдает предварительный сигнал о выходе в нулевое положение.

Нарезание резьбы достигается согласованием сигналов, поступающих от фотоэлектрического датчика резьбонарезания 12 в шпиндельной бабке, и сигналов, поступающих в шаговый двигатель М2. Благодаря этому вращение шпинделя согласуется с продольным перемещением суппорта. Согласование осуществляет система ЧПУ. В ней же переключателем настраивают соотношение движений, необходимое для заданного шага Рд нарезаемой резьбы. Известные расчетные перемещения: 1 об. шп. > Рд мм перемещения суппорта выражаются через числа импульсов; 1000 импульсов от датчика 12 > 100 Рд импульсам на двигатель М2 (учитывая дискретность перемещений: Рд/0,01 = 100 Рд), то есть 10 импульсов от датчика 12 > Рд импульсам на двигатель М2.

Поворот планшайбы 3 шестипозиционного резцедержателя вокруг горизонтальной оси (вал VII) производится электродвигателем М4 через зубчатые колеса и червячную передачу . В рабочем положении планшайба фиксируется от поворота плоскозубчатой муфтой М2. Ее сцепление, которому препятствует пружина на валу VII, и расцепление происходят благодаря винтовой форме зубьев муфты М1. В начальный момент движения муфты М1 вал VII подается влево, муфта М2расцепляется и происходит поворот резцедержателя в нужную позицию, которая фиксируется конечными выключателями. Затем направление вращения двигателя М4 и, соответственно, муфты М1 меняется, кулачками полумуфты М1 сжимается пружина, и подвижная часть полумуфты М7 фиксируется на неподвижной ее части. Начинается рабочий цикл обработки.

Рис. 6. Привод продольной подачи токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3С5

Привод продольной подачи - включает одноступенчатый редуктор, опоры ходового винта и шариковую передачу винт-гайка качения с условным диаметром 63мм, шагом 10мм. Редуктор имеет 2 исполнения: для гидравлического шагового привода и для установки электродвигателя постоянного тока. В конструкции предусмотрена возможность с установкой датчика обратной связи.

Рис. 7. Поворотный резцедержатель станка 16К20Ф3

токарный станок привод поворотный

Конструкция поворотного резцедержателя приведена на рис. 2.15. На выходном валу 4 находится съемная инструментальная головка (на рисунке не показана), связанная с подвижной полумуфтой 6 плоскозубчатой муфты. Поворот резцедержателя осуществляется через червячную пару 1-2, кулачковую полумуфту 7, другая половина 8 которой жестко связана с валом 4. В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 4 подается влево, при этом подвижная полумуфта 6 плоскозубчатой муфты отходит от неподвижной полумуфты 3 и резцедержатель начинает поворот в нужную позицию, которая определяется при нажиме кулачка 10 на соответствующий конечный выключатель 9. Затем происходит реверс двигателя и полумуфта 7 вращается в другую сторону, при этом полумуфта 6 с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором. Кулачки полумуфты 7 упираются в кулачки полумуфты 8, пружина 5 сжимается и полумуфта 6 фиксируется на зубьях полумуфты 3. Конечный выключатель зажима подает команду, электродвигатель поворота отключается, и начинается рабочий цикл обработки.

В съемной инструментальной головке можно установить шесть резцов-вставок или три инструментальных блока, которые налаживают на размер вне станка в специальных оптических приспособлениях регулировочными винтами в двух плоскостях.

На схеме показан вариант механизированной задней бабки, в которой пиноль перемещается от электромеханической головки ЭГ.

Рис. 8. Задняя бабка станка 16К20Ф3

Задняя бабка имеет жесткую конструкцию. При помощи рукоятки, эксцентрикового вала, прижимной планки и системы рычагов задняя бабка закрепляется на станине.

Если рукоятка 13, отведённая в крайнее заднее положение,не обеспечивает достаточный прижим задней бабки к станине, то нужно посредством регулирования винтами 17 и 23 при отпущенных контргайках 13 и 24 изменяя положение прижимной планки 19, установить необходимое усилие прижима.

Перемещение пиноли осуществляется при помощи электромеханической головки "ПРИЗ ВС05" через винт, с шагом 5 мм.

Постоянство усилия зажима детали обеспечивается при помощи тарельчатых пружин.

Электрооборудование токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3

Выбор скорости шпинделя.

Для включения соответствующей скорости шпинделя сигналы подаются на кодовые реле скорости. Соединение контактов кодовых реле представляет собой релейный дешифратор, на выходе которого, при соответствующем включении кодовых реле, получаем одну из девяти необходимых скоростей шпинделя, с включением соответствующей электромагнитной муфты АКС (порядок включения электромагнитных муфт указаны в таблице на принципиальной электросхеме станка).

При отключении всех реле подаётся команда на торможение. Вращение шпинделя в толчковом режиме возможно при отключении всех кодовых реле и при нажатии кнопки толчкового режима, которая включает малую скорость шпинделя в прямом направлении. Контроль диапазона осуществляется концевым выключателем. Включение электродвигателя главного привода осуществляется подачей команды от устройства ЧПУ или от пульта управления станка на промежуточные реле с включением соответствующего контактора.

Выбор позиции инструмента.

На станке предусмотрена возможность установки 6 идя 8-ми позиционной резцедержки - револьверной головки.

Поворот резцедержки на необходимую позицию осуществляется при подаче сигнала на реле смены инструмента резцедержки и кодовые реле позиция инструмента с включением электродвигателя или гидромотора. Схема построена на совпадении заданной позиции инструмента с устройства ЧПУ с позицией, определяемой концевыми выключателями контроля позиции резцедержки.

При совпадении позиции включаются реле совпадения, которое даёт команду на реверс резцедержки.

По окончании цикла поворота резцедержателя происходит включение реле обратной связи» дающий сигнал в устройство ЧПУ на продолжение отработки программы.

Включение охлаждения.

В автоматическом режиме двигатель охлаждения работает при подаче сигналов устройства ЧПУ на промежуточное реле, которое включает контактор электродвигателя охлаждения .

В процессе резания возможен пуск охлаждения выключателем с пульта управления станка при включенном главном приводе.

Работа агрегатов смазки

Электродвигатель смазки включается при каждом первоначальном пуске станка и остается включенным на время, необходимое для смазки. При работе станка продолжительное время цикл смазки устанавливается соответствующими реле о необходимой выдержкой времени на смазку и паузу.

На станке предусмотрена возможность включения смазки во время паузы - толчковой кнопкой не нарушая цикла смазки.

Зажим и разжим патрона, подвод и отвод пиноли.

Станок может быть оснащен устройствами электромеханическими "Приз" для подвода и отвода пиноли задней бабки и зажима и разжима детали в патроне» Управление предусмотрено ножными педалями; каждая из которой имеет свою определенную функцию см черт. 16К20Ф.390.000 Э3 и черт. 16К20Ф.290.000 Э4 лист 1.

Блокировки.

В электросхеме станка осуществлены блокировки:

- запрещающие включение электродвигателя главного привода одновременно в прямом и обратном направлениях. Для этого использованы размыкающие контакты контакторов РК5 и РК4в цепях катушек этих контакторов;

- запрещающие включение электродвигателя резцедержки одновременно в прямом и обратном направлениях. Для этого использованы размыкающие контакты контакторов РК7 и РК8 в цепях катушек этих контакторов;

- ограничение перемещения каретки и суппорта в крайнюю предельных положениях. Отвод суппортной каретки из крайних положений осуществляется соответствующими кнопками в ручном режиме (см. принципиальную схему станка);

- запрещение включения одновременно нескольких электромагнитных муфт при смене скоростей шпинделя;

- запрещение первоначального включения шпинделя в автоматическом режиме без внешнего ограждения шпинделя;

- на станках с устройством ЧПУ Алкатель осуществляется блокировка, запрещающая одновременно включение магнитных пускателей зажима и разжима изделия. Для этого использованы размыкающие контакты контакторов РК5 и РКВ и кнопок КН4 иРК6 в цепях катушек этих контакторов.

Защита:

Защита электродвигателя от токов коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем типа АК63-3М. Значение номинальных токов и токов уставки автоматов даны на принципиальной схеме ставка.

Защита электродвигателей от длительных перегрузок осуществляется тепловым реле типа ТРН-25, ТРН-10. Значение номинальных токов и токов уставки даны на принципиальной электросхеме станка,

Защита трансформаторов осуществляется:

- со стороны 380 вольт автоматическим выключателем;

- со стороны понижающего напряжения - трансформаторы защищены плавкими предохранителями тип ПРС-20 от токов' короткого замыкания в цепях управления.

В электросхеме станка предусмотрена нулевая защита, обеспечивающая невозможность произвольного самовключения электроаппаратов при установлении подачи электроэнергии после внезапного её исчезновения. Это осуществляется катушками магнитных пускателей: и реле, которые при понижении напряжения ниже 80% номинального значения автоматически отключают электродвигатель и релейную схему от сети.

Меры безопасности.

На станке для безопасности работы предусмотрены следующие меры безопасности:

Электросхема имеет блокировку, осуществляющую немедленное отключение вводного автомата и торможение шпинделя при открывании дверей шкафа управления. Для осмотра и наладки электроаппаратуры под напряжением в схеме предусмотрен деблокирующий переключатель БУ2, установленный в шкафу управления, которым пользуются только электромонтёры.

Переключатели ВУ2 устанавливаются в положение "дверь открыта", после чего можно включить вводной автомат и приступить к наладочным работам.

По окончании пусконаладочных и ремонтных работ, переключатель ВУ2 должен быть поставлен в положение "дверь закрыта", иначе при закрывании дверей шкафа происходит отключение вводного автомата.

Для контроля наличия напряжения между любым из трёх линейных проводов и шиной заземления служит мигающий индикатор напряжения ИМ, установленный в шкафу управления. Он работает только при открытой двери шкафа управления и показывает включенное состояние вводного автомата, а также контролирует состояние главных контактов. Пульсирующее мигание индикатора красного цвета обращает внимание обслуживающего электромонтёра на наличие напряжения хотя бы в одной из фаз.

При отключенном положении вводного автомата BAI это мигание сигнализирует о неисправности автомата.

Размещено на Allbest.ru