ВЕРТИКАЛЬНО-РАСТОЧНЫЙ СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА "ФЛАНЕЦ", "КРЫШКА", "КОРПУС"

Полезная модель относится к вертикально-расточным станкам общего назначения и применяется для обработки деталей типа «фланец», «крышка», «корпус».
Известен вертикально-расточной станок 2Е450АФ30 (Обработка металлов резаньем. Справочник технолога, под ред. ПАНОВА А.А., М., Машиностроение, 1988, с.50), содержащий основание, стойку, шпиндельную бабку, шпиндель, крестовой стол с продольным и поперечным перемещением, электрошкаф и пульт управления, оснащенный устройством числового программного управления 2С42. Недостатком его является отсутствие информации об износе режущей кромки рабочего инструмента, например, фрезы. В результате износа режущей кромки инструмента изменяется геометрия обрабатываемой поверхности, размеры и чистота обработки. При достижении критических параметров износа деталь уходит в брак или в лучшем случае подлежит дополнительной обработке, что вызывает дополнительные трудозатраты.
Технический результат - исключение или сведение до минимума брака в результате критического износа режущей кромки инструмента, в основном при обработке заготовок из чугуна.
Для решения поставленной задачи вертикально-расточной станок для обработки деталей типа «фланец», «крышка», «корпус» например, 2Е450АФ30 с ЧПУ 2С42, содержит основание, стойку, шпиндельную бабку, шпиндель, крестовой стол с продольным и поперечным перемещением, электрошкаф и пульт управления. Дополнительно станок снабжен визуальным электрическим датчиком контроля, соединенным с пультом управления, для измерения изменения нагрузки в пределах 0 А÷50 А на шпинделе станка в результате критического износа инструмента в процессе обработки детали, который измеряет величину увеличения силы тока на обмотке двигателя привода шпинделя до 1 А. Визуальным электрическим датчиком может служить, например, амперметр с функцией выдачи сигнала при достижении заданного значения в пределах 2/3 шкалы измерения. При достижении критических параметров износа в пределах 0,2 мм по задней кромке инструмента ток в обмотке двигателя привода шпинделя увеличивается, срабатывает световая, например, мигающая лампочка и/или звуковая, например, сирена сигнализация от сигнала с пульта управления. В этом случае оператор должен остановить обработку детали, заменить инструмент и затем продолжить обработку детали. Световую и/или звуковую сигнализацию размещают на пульте управления станка.
На Фиг.1 схематично изображен вертикально-расточный станок; цифрами обозначены:
1 - шпиндельная бабка;
2 - шпиндель;
3 - стойка;
4 - крестовый стол;
5 - основание;
6 - электрошкаф;
7 - пульт управления;
8 - визуальный электрический датчик контроля;
9 - световой сигнализатор;
10 - звуковой сигнализатор.
На станках, оснащенных числовым программным управлением на базе промышленного компьютера с многофункциональным программным обеспечением, например, FMS-3000, и измерительной системой с фотоимпульсной линейкой сигнал от визуального электрического датчика контроля измерения изменения нагрузки на шпинделе станка в процессе обработки детали передается на ЧПУ и в случае непринятия мер, обработка на станке прекращается автоматически. Максимальный эффект от установки визуального электрического датчика контроля измерения нагрузки на шпинделе станка в процессе обработки детали, а также световой и/или звуковой сигнализации о критическом износе инструмента в процессе обработки детали достигается при серийном производстве, когда материал деталей один и тот же, габариты инструмента постоянные, одинаковые режимы обработки и одинаковые требования к размерам и чистоте обрабатываемой поверхности.
Перед началом обработки детали оператор в соответствии с технологическим процессом устанавливает на визуальном электрическом датчике 8 контроля измерения изменения нагрузки на шпинделе станка, максимально допустимое значение увеличение силы тока. Деталь устанавливается на крестовый стол 4, инструмент (фреза) устанавливается в шпиндель 2. В процессе обработки детали кромка режущего инструмента изнашивается, а сила тока в обмотке двигателя привода шпинделя 2 увеличивается. При достижении заданного параметра силы тока сигнал от датчика 8 поступает на пульт управления 7 и уже с пульта на элементы световой 9 и/или звуковой 10 сигнализации для привлечения внимания оператора. Оператор вводит коррекцию или меняет инструмент и продолжает обработку деталей. В случае отсутствия реакции оператора по истечению установленного времени задержки или превышения силы тока на установленное значение, обработка детали прекращается системой управления до замены инструмента или принятия решения оператором.
Режимы обработки, габариты инструмента и установочные параметры допустимого износа инструмента на визуальном электрическом датчике контроля измерения изменения нагрузки на шпинделе станка в процессе обработки детали задаются в технологическом процессе на основе статистических данных.
Пример
Предложенная полезная модель применялась при обработке деталей «корпус», «крышка» редукторов планетарных.
Исходные данные:
дв
Станок 2Е450 Ф30, мощность главного двигателя N=7 кВТ.
Обрабатываемый материал - СЧ 15 ГОСТ 1412-86;
Фрезерование отверстия ⌀62Н7 методом интерполяции;
Инструмент - Фреза концевая 25 Т15К6 ГОСТ 1726-87; количество зубьев - 4;
Скорость резания V=100 М/мин;
Подача на зуб Sz=0,1 мм;
Ширина фрезерования В=15 мм;
Глубина фрезерования t=5 мм
Удельная сила резания р=1750 МПа;
На основании исходных данных произведен расчет мощности резания, которая составляет - 1,68 кВт, и дает силу тока 8 А.
Npeз=Mкp*n/7020*1.36(кВт)
где n=1000*V/3.14*D;
Мкр=Рок*(D/2)
Npeз=13,4*1200/7020*1,36=1,68 кBт
I=Npe3*1000/U(A)
где U=220 B
I=1,68*1000/220-8 А
Большое влияние на точность обработки оказывает износ инструмента. В процессе резания инструмент изнашивается и вызывает увеличение силы тока в обмотке двигателя привода шпинделя. Опытным путем было установлено, что износ инструмента по задней поверхности на 0,2 мм (≈0,02 мм на диаметр инструмента) влечет увеличение силы резания на 5% до 10% соответственно и увеличение силы тока до 1 А.
До начала обработки партии деталей оператор в соответствии с расчетами устанавливает на программируемом датчике контрольное значение силы тока-9 А.
В процессе обработки детали кромка режущего инструмента изнашивается, а сила тока в обмотке двигателя привода шпинделя увеличивается. При достижении заданного параметра усиленный сигнал от электрического датчика через пульт управления поступает на световое и/или звуковое устройства для привлечения внимания оператора. Оператор вводит коррекцию или меняет инструмент и продолжает обработку деталей.
До применения системы контроля износа инструмента при обработке чугунных корпусов возникала проблема постоянного контроля фрез, с ее демонтажем со станка и замером износа. Из-за чего происходила потеря производительности труда, либо снижалось качество обрабатываемых деталей, из-за рассеивания размеров.
В результате применения вышеописанной системы контроля износа инструмента нам удалось добиться:
а) качества обрабатываемых отверстий;
б) повышение производительности труда;
в) экономия инструмента.