Различаются шлифовальные станки с ЧПУ от устройств, имеющих ручное управление тем, что обеспечение производительности работ на станке с ЧПУ часто не зависит от самого процесса шлифования. Оно в большей степени зависит от уменьшения времени, затраченного на обработку металла и запрограммированного автоматического управления процессом шлифовальных работ.
Шлифовальные станки с ЧПУ подходят, как правило, для окончательного чистового обрабатывания поверхностей деталей различными абразивами, алмазными кругами. Такая обработка производится путем снимания верхних слоев металла, чтобы придать поверхностям наилучшую чистоту.
Такими шлифовальными устройствами производятся следующие операции:
- обдирка;
- разрезание;
- отрезка заготовок;
- точное обрабатывание вращательных поверхностей, зубчатых колес, заточку различных инструментов.
О типах шлифовальных устройств
Обычно системы с числовым запрограммированным управлением устанавливают на устройства такого типа:
- плоско-шлифовальные для обрабатывания обычных плоскостей;
- кругло-шлифовальные устройства, для шлифовки коленчатых валов;
- внутришлифовальные станки для профильной шлифовки отверстий;
- точильно-шлифовальные, для затачивания инструментов станочного и ручного типа, зачистки деталей, обработки сварных или простых конструкций;
- контурно-шлифовальные;
- заточные, для слесарных работ, типа снятия фасок, заусенцев, затачивания любых инструментов, вплоть до заточки фрез разного вида и сверл;
- бесцентрово-шлифовальные виды устройств, для врезной и непрерывно-сквозной шлифовки.
О технических особенностях некоторых устройств с ЧПУ
Изготовление подобных станков для работ по шлифовке бывает связано с определенными сложностями, которые характеризуются такими техническими факторами:
- с одного боку, необходимо добиваться хорошего качества и довольно высокой точности шлифовальных работ, с наименьшим рассеиванием по размерам кругов;
- с другого, необходимо учитывать погрешность в точных размерах шлифовального рабочего круга, зависимые от его износа.
В таких случаях требуется, чтобы на подобном шлифовальном станке ЧПУ, имелись специальные механизмы для автоматического компенсирования изнашиваемости этого инструмента. Подобные механизмы призваны компенсировать (возместить):
- некоторую деформацию;
- небольшую погрешность в температурном режиме;
- изменения в припусках, допустимых на обрабатываемых заготовках;
- любые погрешности станочных приспособлений по заданным координатам.
Важно. Для таких кругло-шлифовальных типов устройств, к примеру, эти механизмы могут обеспечить постоянную возможность измерения размера заготовки по диаметру во время ее обработки. Причем погрешность в измерении не превысит больше 2·10-5 мм. Продольное же перемещение такого стола контролируется, имея погрешность всего 0.1 мм.
Обычно для шлифовочного типа устройств употребляют специальные системы CNC (от англ. ЧПУ), управление которыми реализовывается по ординатам от 3 до 4. А если в станках задействовано несколько шлифовочных кругов, то такое управление будет производиться по 5-6-8 разным ординатам. Причем взаимодействие оператора со встроенной системой ЧПУ часто производится в режиме диалога при помощи дисплея. К тому же для повышения надежности такие системы обустраиваются специальными диагностическими модулями.
Шлифовальные станки с ЧПУ российского производства
Владимирский станкостроительный завод Техника производит универсальный круглошлифовальный станок с ЧПУ модели КШ3 CNC, а также шлифовальный станок с ЧПУ для обработки роликов SWa AGL-125 CNC.
Станок выполнен на современной элементной базе с учетом последних тенденций в станкостроении и имеет ряд принципиальных особенностей, позволяющих ему выгодно отличаться от базовой модели.
Станок управляется системой ЧПУ «Микрос-12Ш1», которая позволяет гибко переналаживать станок под различные технологические задачи:
- шлифование сложных поверхностей методом копирования с правкой круга одним или двумя алмазами по двум координатам
- шлифование нескольких поверхностей по заданной программе без участия оператора
- шлифование эксцентриковых поверхностей за счет введения управляемой координаты на вращение детали (опция)
- поддержание большого диапазона скоростей перемещения шлифовальной бабки и стола, в том числе минимальных — до 0,002 мм/мин
Наличие отсчетных линейных фотоимпульсных преобразователей по двум координатам позволяет контролировать линейные перемещения с точностью 0,1 мкм. В корпус преобразователей подводится очищенный и осушенный сжатый воздух, который исключает возможность попадания вредных веществ и позволяет увеличить надежность его работы.
Применение по двум координатам синхронных линейных электродвигателей в комплекте с частотнорегулируемым приводом производства белорусской компании Ruchservomotor обеспечивает исключение механических и гидравлических устройств из привода подачи и, соответственно, высокую динамику, жесткость, точность и надежность за счет исключения промежуточных элементов классического привода, при этом уменьшается число необходимой оснастки.
Шпиндели бабок изделия и шлифовальной головки смонтированы на гидродинамических опорах, что обеспечивает повышение точности вращения шпинделей и увеличение срока службы узлов. Шпиндели имеют возможность плавного изменения чисел оборотов.
Высокая стабильность позиционирования исполнительных узлов позволяет отказаться от применения прибора активного контроля.
Основные технические характеристики таковы: наибольший диаметр устанавливаемого изделия — 200 мм, наибольшая длина наружного шлифования — 360 мм, диаметр шлифуемого отверстия — не более 50 мм, высота центров над столом — 125 мм, расстояние между центрами — 400 мм, некруглость образца (d=35) при обработке в неподвижных центрах — 0,2-0,3 мкм, постоянство диаметра образца в продольном сечении на длине 300 мм —1 мкм, чистота обработанной цилиндрической поверхности — Ra 0,04 мкм.
Станок шлифовальный с ЧПУ для обработки роликов модели AGL125P CNC предназначен для высокоскоростной шлифовки «бочкообразных» роликов подшипников в условиях серийного, крупносерийного и массового производства.
Станок также управляется системой ЧПУ Микрос-12Ш2 и имеет те же конструктивные характеристики, что и станок модели КШ3 CNC.
Перечислим основные параметры: наибольший наружный диаметр обрабатываемых заготовок — 180 мм (ручное управление) или 50 мм (автоматический цикл), наименьший — 28 мм; наибольшая длина заготовки — 56 мм, наименьшая— 12 мм; минимальный радиус образующей роликов — 180 мм, максимальный — 280 мм.
Московский завод шлифовальных станков МСЗ-Салют ЗАО предлагает шлифовальные станки с ЧПУ:
- зубошлифовальные станки моделей МШ395, МШ350С, МШ500С и МШ504С
- профилешлифовальные станки модели МШ397
- специальные полуавтоматы моделей МШ475, МШ476
- внутришлифовальный автомат модели МШ204
Станок МШ395 выполнен в оригинальной компоновке с горизонтальным расположением оси изделия, что позволяет в перспективе легко автоматизировать загрузку и выгрузку изделий в условиях массового производства.
В станке широко применяются гидростатические направляющие, а также направляющие с фторопластовым покрытием. Станина и основные узлы для обеспечения высокой точности имеют специальную конструкцию.
Станок оснащен шестиосевым ЧПУ, обеспечивающим электронной синхронной связью одновременно по трем осям. Правящее устройство состоит из двух остроугольных алмазных роликов.
Специальная конструкция механизма вращения изделия позволяет реализовать силовое высокопроизводительное шлифование червячным абразивным кругом, а также шлифование крупномодульных (модуль выше 6 мм) зубчатых передач — профильным кругом.
Зубошлифовальные станки с ЧПУ моделей МШ350С, МШ500С и МШ504С, работающие плоским кругом по методу обкатки, предназначены для обработки эвольвентного профиля долбяков, шеверов и измерительных зубчатых колес.
Станки оснащены системой ЧПУ фирмы Siemens, осуществляющей функцию деления и формообразования профиля зуба и имеющей бесступенчатое регулирование скорости вращения шлифовального круга и скорости правки.
Производительность станка увеличена за счет оснащения регулируемыми приводами главного движения и правки. Предусмотрено введение системы поддержания постоянной скорости резания по мере износа шлифовального круга. Станок рассчитан на применение как электрокорундовых, так и эльборовых кругов. Основные характеристики этих станков приведены в таблице 1.
Профилешлифовальные станки модели МШ397 (гамма) с ЧПУ и приводами . Гамма профилешлифовальных станков МШ397 обеспечивает обработку шлицевых валов и протяжек с различными реальными профилями — прямобочным, эвольвентным, острошлицевым, радиусным, а также зубчатых колес.
Гибкость управления обеспечивает не только выбор оптимальных режимов шлифования, но и возможность обрабатывать протяжки со специфическими особенностями.
Возможности гибкого профилирования шлифовального круга, обеспечиваемые управляемым от ЧПУ механизмом правки, позволяют одновременно шлифовать боковые стороны, внутренний диаметр, закругления и фаски у основания и на вершине шлица.
Настройка узлов и систем станка, обеспечивающих цикл и профиль шлифовального круга, осуществляется с пульта. Ввод в систему ЧПУ данных по изделию и режимам (непосредственно из чертежа или технической карты), а также подналадка по результатам шлифования осуществляются в диалоговом режиме. Предусмотрена возможность независимой корректировки каждого элемента профиля.
Высокое качество обслуживания обеспечивается визуальной диагностикой вводимых параметров и работы отдельных систем станка. Предусмотрена возможность моделирования на дисплее как цикла обработки, так и профиля шлифовального круга.
МШ475, МШ476 с ЧПУ— специальные полуавтоматы, работающие как по методу врезного, так и маятникового шлифования. Круглошлифовальный станок МШ475 предназначен для наружного шлифования цилиндрических (конических) поверхностей тел вращения. Торцекруглошлифовальный станок МШ476— для одновременного наружного шлифования диаметра и торца.
Возможные исполнения станков:
- в жестких центрах
- в подвижных центрах с базовым упором
Внутришлифовальный автомат МШ204 предназначен для шлифовки цилиндрических и конических наружных и внутренних поверхностей тел вращения, может выпускаться в следующем исполнении:
- с автоматической загрузкой и выгрузкой деталей
- с ручной загрузкой и выгрузкой
Станок оснащен двумя шпинделями и позволяет производить:
- одновременное шлифование отверстия и торца детали
- последовательное шлифование отверстия и торца детали
- последовательное шлифование всех наружных и внутренних поверхностей
Правка шлифовальных кругов осуществляется по любой задаваемой ЧПУ траектории (поднутрение, скос, бочка и т. п.). Перемещение всех узлов осуществляется от приводов Simodrive фирмы Siemens. Автомат оснащается системой ЧПУ Sinumerik 840D.
О системах ЧПУ
С целью корректного управления механизмами для правки в станках употребляются такие программные системы, которые:
- являются замкнутыми для компенсирования температурных деформаций и геометрических неточностей;
- имеют возможность измерения с хорошей разрешающей способностью, для обеспечения небольших допусков на точное позиционирование;
- имеют возможность автоматической компенсации изнашиваемости круга;
- смогут управлять частотой кругового вращения, скоростью подач.
При управлении подобными системами ЧПУ возможно координировать функционирование многокоординатных бесцентрово-кругло-шлифовочных устройств. Для этого встроенной системой употребляются специальные модули, рассчитывающие:
- любые траектории шлифовочных приспособлений;
- необходимые корректировочные действия;
- взаимосогласованный диалог оператора с обслуживающим устройством.
Важно. Существование многокоординатных систем ЧПУ придает больше универсальности этим производственным устройствам, позволяет эффективно воздействовать на любые процессы шлифовки.
Шлифовальные станки с ЧПУ производства Белоруссии:
Станкостроительный завод Красный борец г. Орша представляет шлифовальные станки с ЧПУ:
- плоскошлифовальный с круглым столом и горизонтальным шпинделем модели ОШ-641ФЗ
- полуавтомат глубинного плоскопрофильного шлифования ОРША-630ФЗ
- полуавтомат круглошлифовальный высокой точности ЗВ130Ф4
- полуавтомат профилешлифовальный глубинный ОШ-631ФЗ
- полуавтомат специальный внутришлифовальный с вертикальным шпинделем ОШ-642ФЗ
Станок ОШ-641ФЗ предназначен для высокоточной обработки как плоских поверхностей (например: плоские диски), так и профилей, представляющих собой сочетания отрезков, прямых, дуг, окружностей и других точно заданных кривых в прямоугольной системе координат.
Рациональная конструкция станины, колонны, стола и шлифовальной головки, изготовленных из чугунных отливок, обеспечивает высокую жесткость и виброустойчивость станков, что гарантирует стабильную точность и чистоту обработки.
Станок оснащен системой ЧПУ Sinumerik-802D с электроприводами STEPDRIVE для управления по координатам Y и Z.
Применение в узлах подач высокоточных безлюфтовых шариковинтовых пар качения обеспечивает плавное высокоточное безлюфтовое позиционирование. Все рабочие перемещения станков автоматизированы.
Имеется электронный маховичок для перемещения по координатам Y и Z с дискретностью 1 мкм. В станке применены комплектующие изделия ведущих мировых производителей: Siemens, Baluff, FAG, Rexroth.
Полуавтомат ОРША-630ФЗ предназначен для высокопроизводительной и высокоточной абразивной обработки плоских поверхностей (шипов, пазов) методом глубинного шлифования различных изделий из труднообрабатываемых и жаропрочных материалов. На полуавтомате ОРША-630ФЗ за счет системы ЧПУ имеется возможность обработки сложнопрофильных поверхностей.
Особенности конструкции:
- система ЧПУ Sinumerik 840D фирмы Siemens
- наличие механизмов контурной и непрерывной правки шлифовального круга в процессе шлифования
- высокоэффективная система подачи СОЖ со стабилизацией температурного режима
- гидравлическая очистка шлифовального круга
- эффективная очистка СОЖ с автоматической выгрузкой и удалением осадка
- скоростное шлифование
Использованы комплектующие изделия ведущих мировых производителей: приводы SIMODRIVE 611, частотный преобразователь Hitachi; линейные преобразователи Heidenhain; линейные направляющие Rexroth, подшипники шпинделя FAG.
Круглошлифовальный полуавтомат с ЧПУ ЗВ130Ф4 предназначен для шлифования поверхностей сложного профиля в поперечном и продольном сечениях. Оснащен системой ЧПУ Sinumerik 840D. Основные характеристики этого станка приведены в таблице 2.
Полуавтомат ОШ-631ФЗ предназначен для обработки высокоточных двух- и трехкоординатных профилей с использованием интерполяции по двум координатам и программируемым перемещением по третьей координате методом глубинного шлифования.
Полуавтомат может быть использован в качестве гибкого технологического оборудования, рассчитанного на правку и шлифование с контурным управлением, и хорошо отвечает требованиям мелко- и среднесерийного производства с часто меняющимися профилями обрабатываемых деталей.
Сфера применения полуавтомата:
- штампы и пресс-формы — изготовление сложнопрофильных пуансонов, матриц, оформляющих знаков прессформ
- копиры и шаблоны — легко и точно производится фасонное шлифование копиров и шаблонов
- режущий инструмент — с успехом используется для изготовления различных профилей резцов
- пазы и шипы — шлифование за один проход с гарантией высокой точности и качества
- замки турбинных лопаток — благодаря высокой жесткости и мощности главного привода достигается оптимальная производительность
- зубчатые рейки — гарантируем высокую точность шага, как за проход, так и при позиционном шлифовании
Полуавтомат ОШ-642ФЗ предназначен для высокоточного шлифования наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, а также торцов в многоступенчатых деталях типа тела вращения. Область применения полуавтомата — предприятия с крупносерийным и массовым производством. Обработка деталей на полуавтомате производится за счет вертикального перемещения (подачи) шлифовального круга и кругового вращения детали с осцилляцией или продольной подачей. Обработка торцов может осуществляться однопроходным глубинным методом при радиальной подаче (съем припуска за один проход) или как обычное торцевое шлифование с правкой и поднутрением шлифовального круга по управляющей программе ЧПУ с компенсацией.
Витебский завод заточных станков Визас выпускает несколько моделей шлифовально-заточных станков с ЧПУ.
Витебский станкостроительный завод Вистан производит круглошлифовальные центровые и бесцентровые станки универсальные и с ЧПУ.
О кругло-шлифовочных устройствах
В любых шлифовальных станках ЧПУ, наибольший производимый эффект достигается при обработке поверхностей одной установкой специальных многоступенчатых деталей, например:
- шпинделей закрепления заготовок;
- валов электрических двигателей;
- турбинных элементов;
- редукторов регулирования вращательных частот.
В таких случаях производительность значительно повышается при снижении дополнительного времени, которое предназначено для:
- устанавливания требуемых заготовок и снятия уже обработанных готовых изделий;
- переустановки с целью последующего обрабатывания шейки вала;
- необходимых измерений.
На этих кругло-шлифовальных числовых станках запрограммированная обработка различных многоступенчатых валов достигает конца при сокращении времени почти в 1,5-2 раза, если сравнивать их со станком обычного управления.
О типах бесцентрово-шлифовальных устройств
Станки этого вида обычно используются для:
- обрабатывания различных деталей, любой длины, с большими или маленькими диаметрами;
- шлифовки деталей с достаточно сложными внешними профилями.
У этих станков обычно бывает высокая производительность и очень точная обработка. Но, к сожалению, для мелкосерийных и небольших индивидуальных производств их использование затруднительно, так как довольно сложно делать переналадку этих устройств, так как для этого потребуются значительные временные затраты, обслуживающий персонал, имеющий высокую квалификацию.
О торце-кругло-шлифовочных устройствах с ЧПУ
Обычно, в устройствах, управляемых программами, предусматривают большое число координат. К примеру, в шлифовальном приспособлении этого типа может быть до 10 управляемых ординат, из них три основных и минимум шесть вспомогательных для лучшего позиционирования:
- осевой ориентации заготовок относительно круга;
- смещения бабки заднего типа для корректировки и обработки заготовок;
- правки кругов для обеспечения возможности обработки любых профилей;
- осей устройства для активного контроля;
- лучшего поворота столов для обрабатывания конусов.
Для обработки разного вида геометрических форм изделий шлифовальными станками ЧПУ, установлены специальные программы:
- диспетчер выбора режимов;
- специальный модуль, управляющий приводом;
- определяющий координаты точек интерполятор.
При серийном производстве такие шлифовальные станки с ЧПУ используются с применением программных систем, что дает возможность для гибкой настройки цикла правки, шлифовки, существенно влияет на скорость переналадки станков и обрабатывания самых разных деталей. К тому же такие многокоординатные системы придают больше универсальности станкам, стабильной эффективности управления всеми процессами.
Производители шлифовальных станков в СНГ
В настоящее время на территории бывшего Советского Союза шлифовальные станки производят российские предприятия — производители шлифовальных станков:
Воронежский станкостроительный завод им. 50-летия Ленинского комсомола выпускает универсальные и специальные шлифовальные станки. Это внутришлифовальные станки особо высокой точности моделей ЗК228А и ЗК229А, плоскошлифовальные станки мод. ЗД725, ЗЛ725ВФ10 с прямоугольным столом размером 630×2000 мм, предназначенные для шлифования плоских поверхностей периферией шлифовального круга. Это плоскошлифовальные станки мод. ЗЕ756, ЗЕ756Л, ЗЕ756Л-1 с выдвижным круглым электромагнитным столом диаметром 800 и 1000 мм и вертикальным шпинделем, предназначенные для высокопроизводительного шлифования плоских деталей торцом шлифовального круга. Это, наконец, полуавтоматы и автоматы плоскошлифовальные двух-, трех- и пятишпиндельные с круглыми кольцевыми столами, предназначенные для шлифования плоскостей различных деталей торцом шлифовального круга в условиях крупносерийного и массового производства.
Липецкий станкостроительный завод производит плоскошлифовальные станки с прямоугольным столом — базовая модель ЗЛ722В и с круглым столом — базовая модель ЗЛ741ВФ10, а также запасные части к ним (электромагнитные плиты, шпиндельные узлы, гидроцилиндры и т. д.).
Дербентский завод предлагает несколько моделей ленточно-полировальных станков, подвесной обдирочно-шлифовальный станок, станки для заточки инструментов, станки-полуавтоматы для заточки плоских ножей с прямолинейной режущей кромкой, станок полуавтомат для заточки рамных пил.
Завод координатно-расточных станков Стан-Самара, ЗАО производит ряд моделей резьбошлифовальных станков.
Ленинградский станкостроительный завод имени Ильича. Завод Прецизионного Станкостроения СПб ЗПС выпускает круглошлифовальный универсальный станок модели ЛЗ-269Ф10.
Однако среди станков этих шести компаний нет ни одного станка с ЧПУ.
В производственной программе остальных предприятий в большей или меньшей степени присутствуют станки, оснащенные системами ЧПУ. О них и поговорим.
