Дополнительные статьи:
• ОБЗОР ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРОВ СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
• КРИТЕРИИ ВЫБОРА ФРЕЗЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
• 4-Х-КООРДИНАТНЫЕ ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
• СРЕДНИЕ ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
• ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ ЦЕНТРЫ

Вертикальные обрабатывающие центры

Металлообрабатывающий центр — это многофункциональный станок с числовым программным управлением. Выполняя весь комплекс необходимых технологических операций с использованием различных режущих инструментов, обрабатывающий центр изготавливает трехмерное изделие со всеми предварительно заданными технологическими параметрами.

Обрабатывающие центры подразделяются на оборудование вертикального и горизонтального исполнения. Более подробно рассмотрим наиболее распространенную группу станков (вертикального исполнения).

Конструктивные особенности вертикальных центров позволяют за одну установку детали производить фрезерные операции, операции растачивания, сверления и нарезания резьб. Оправки с режущим инструментом — расположены в магазине инструмента, меняются по заданной программе. Система ЧПУ выдает соответствующие команды на смену оправок.

Станки позволяют производить черновую и чистовую обработку профильных поверхностей заготовок с выполнением следующих операций:

• растачивание цилиндрических поверхностей (внешних и внутренних);
• фрезерная обработка плоскостей, пазов, канавок;
• сверление отверстий и их обработка (развертывание, зенкерование и т. д.).

Для выполнения этих операция в магазине инструментов одновременно может находиться 12 и более рабочих инструментов.

На все операции, следующие друг за другом согласно заранее разработанной компьютерной программе, уходит в несколько раз меньше времени, чем при обработке на обычном (универсальном) станке. Это достигается общим уменьшением вспомогательного времени между различными операциями: быстрая автоматическая смена рабочего инструмента, позиционирование рабочих органов с высокой скоростью.

Полезное машинное время, требуемое для обработки, оптимизируется следующими способами:

• интенсификация режимов резания;
• применение высокотвердых режущих инструментов;
• увеличение мощности электроприводов различных механизмов;
• широкий диапазон регулирования скоростей вращения шпинделя и перемещения рабочих узлов;
• высокая жесткость и виброустойчивость оборудования.

• применение СОЖ и эффективных механизмов стружкоудаления из зоны резания.

Особенности конструкции вертикальных обрабатывающих центров

Конструктивно центр представляет собой станину с горизонтально расположенным рабочим столом для закрепления заготовки. По вертикально расположенным направляющим перемещается шпиндельная бабка с зажатым во вращающемся шпинделе режущим инструментом

Вертикальное расположение шпинделя в обрабатывающих центрах является логическим продолжением сверлильных станков: известно, что сверление отверстий — это самая распространенная металлообрабатывающая операция.

При таком расположении рабочих органов обеспечивается высокая жесткость всей конструкции. Уменьшение воздействия изгибающих сил на шпиндель значительно повышает точность обработки. Благодаря этому появляется возможность обработки деталей большой массы.

Обрабатываемая деталь устанавливается на рабочем столе в тисках или фиксируется прижимными приспособлениями. Также на рабочий стол может быть установлена дополнительная координата - вращающийся стол, способный вращать заготовку под определенным углом с высокой позиционной точностью. Это необходимо для проведения технологических операций на различных плоскостях заготовки, нарезания различных шнеков и обработки прессформ (например для стеклянных бутылок).

Точность перемещений заготовки и рабочего инструмента обеспечивается электрическими сервоприводами под управлением ЧПУ. Наличие лазерных или контактных систем измерения заготовки, и оптических линеек для контроля позиционирования дополнительно повышает точность обработки и уменьшает время на привязку детали к осям координат в каждый момент времени.

Для изготовления большинства изделий достаточно обработки заготовок по трем координатам. Но есть детали сложной формы, требующие перемещения режущего инструмента и заготовки по большему числу координат. Инструмент должен описывать траекторию в обычных декартовых координатах, сочетая различные наклоны и довороты самой детали. Для этого применяются более сложные, пятикоординатные обрабатывающие центры.

Благодаря пятикоординатной системе обработки деталей обрабатывающие центры приобретают новые функции:

• Производится изготовление внешних и внутренних канавок сложного профиля.
• На более высокой скорости повышается точность обработки.
• Повышается точность позиционирования детали при прохождении отверстий под различными углами.
• Появляется возможность прохождения отверстий менее затратным способом — фрезерованием. Ранее отверстия обрабатывались на расточных станках.
• Уменьшается количество (или отпадает необходимость) переустановов детали. Происходит еще большее сокращение вспомогательного времени на изготовление изделий.
• Снижаются нагрузки на станок, износ инструмента.

Управление станком и его исполнительными механизмами производится с центрального пульта, содержащего в себе ЧПУ, цифровой дисплей и наборы кнопок. Оператор с помощью органов управления выбирает и запускает необходимые программы резания, перемещает оси станка, привязывает инструмент относительно детали, в процессе работы вносит необходимые коррективы.

Компьютерное обеспечение работы вертикальных обрабатывающих центров позволяет заранее смоделировать весь алгоритм работы механизмов станка, увеличивающий производительность. Расчет траекторий движений детали и инструментов уменьшает возможность их нежелательных соударений, способных привести к поломке. Визуализация процесса обработки на мониторе позволяет оператору контролировать весь технологический процесс.

Главным же достоинством применения на обрабатывающих центрах систем ЧПУ является то, что появляется возможность предварительного моделирования всего процесса изготовления продукции.

На сегодняшний день вертикальные обрабатывающие центры под управлением ЧПУ являются самым передовым оборудованием в области металлообработки.