Рис. 1 Многофункциональный станок фирмы Mazak

Рис. 2 Фрагмент обработки детали на МС мод. INTEGREX е-800 V/5

Работа идет в следующих направлениях:

I Расширение функциональных и технологических возможностей за счет:

1) обработки деталей типа тел вращения (валов) и призматических (корпусных) на одном станке, например, МС компании Mazak (Япония) модели «INTEGREX e­1060 V/8 II» (рис. 1) или модели INTEGREX 300­IV ST (фрагмент обработки представлен на рис. 2);

2) проведения операций для комплексной обработки деталей, не свойственных для МС: зубофрезерования (рис. 3а); шлифования (рис. 3б); термической (лазерной) обработки и других;

3) применения специальной технологической оснастки, повышающей число координат обработки деталей без их кантования и перебазирования (рис. 4, 5);

4) использования в токарных МС двух шпинделей для автоматического перебазирования и полной обработки деталей.

II Повышение точности, производительности и снижение энергозатрат обработки на МС за счет:

1) повышения жесткости технологической системы «станок­приспособление­инструмент­заготовка» (СПИЗ);

2) снижения вспомогательного времени, в частности, времени смены инструмента, в качестве примера особый интерес вызывает новый МС фирмы Chiron (Германия), рис. 6, где смена инструмента происходит молниеносно, менее чем за одну секунду;

3) использования кассетных стационарных магазинов и транспортных роботов для снижения энергозатрат, например, МС мод. «Альфа 400» компании WANDERER (Германия), рис. 7;

4) смены режущих элементов в виде сменных многогранных пластин (СМП) без перемещения инструмента в магазин МС.

а) 

b) 

Рис. 3 Виды обработки на МС INTEGREX:

а) зубофрезерование; б) шлифование

Важным достижением современной механообработки является то, что, используя электронные контрольно­измерительные приборы, можно в процессе обработки (в том числе на МС) производить комплектование деталей для сборки с отклонениями размеров от номинала со значительно меньшим их разбросом, чем поле допуска (любой посадки), сформированное для множества деталей по нормальному закону распределения. То есть становится возможным автоматически группировать детали (как при селективной сборке) путем их идентификации (присвоением им номера) в момент контроля и иметь оптимальное сопряжение с расчетными зазорами – натягами там, где это требуется, не прибегая к дополнительным затратам. При этом повышать их долговечность и эксплуатационную надежность, что очень важно для ответственных деталей авиастроения и автомобилестроения. Все это можно осуществлять на многоцелевых станках с помощью бортового компьютера и приборов контроля.

Одним из основных элементов технологической системы СПИЗ, который в значительной степени (до 70%) определяет качество обработки, в том числе и на МС, является инструмент. Ввиду того, что обработка на МС ведется в условиях гибкой и безлюдной технологии с использованием устройств автоматической смены инструмента  и модульных инструментальных систем (МИС), применяемые на МС инструментальные системы должны обладать высокой жесткостью, виброустойчивос­тью и быстросменностью. Особенно это важно при высокоскоростной и финишной лезвийной обработке, где скорость резания достигает 5 тыс. м/мин., а точность – 6 квалитета.

Рис. 4 Фрезерная головка фирмы Zimmermann

Рис. 5 Шпиндельная головка фирмы Mazak

Рис. 6 МС фирмы Chiron

Рис. 7 МС фирмы WANDERER

Более того – современное технологическое оборудование должно определять соответствующий уровень используемого инструмента или инструментальной системы. Состав инструментальной системы включает определенную номенклатуру вспомогательного инструмента в виде сопрягаемых модулей и режущего инструмента с использованием СМП.

Для повышения точности и скорости обработки на МС многие зарубежные и отечественные станкоинструментальные фирмы переходят на жесткие инструментальные соединения с двумя базирующими поверхностями типа «цилиндр­торец», «конус­торец» и т.д., которые обеспечивают существенное повышение жесткости технологических систем и стабильность показателей точности обработки.

На смену стандартным соединениям SK 7/24 с одной конусной базирующей поверхностью приходят более совершенные ─ типа KM (рис. 8а), HSK (рис. 8б), «Коромант Капто» со специальным профилем посадочной поверхности, оно наряду с высокой осевой и изгибной обеспечивает и высокую крутильную жесткость (рис. 8в). Эти универсальные инструментальные соединения можно использовать для установки инструмента в шпиндель как на токарных МС, так и на станках сверлильно­фрезерно­расточной группы, а также для соединения инструментальных модулей разного типоразмера между собой.

Для обработки деталей на МС по каждой технологической операции составляются инструментальные наладки. В соответствии с технологическим процессом обработки деталей они участвуют в формировании различных поверхностей в порядке, установленном управляющей программой. Так как обработка на МС, как правило, осуществляется без специальных приспособлений и кондукторов, инструмент должен обладать высокой надежностью, в том числе и технологической. В результате этого все инструментальные наладки, используемые в МС для выполнения технологических операций, могут быть аттестованы на предмет выполнения тех требований и задач, которые перед ними поставлены.

Рис. 8 Типы инструментальных соединений:
а) KM фирмы «Кеннаметалл» (США),  б) HSK по стандарту DIN69893, в) Capto фирмы «Сандвик» (Швеция)

Поэтому для всей номенклатуры инструментальных модулей с широко используемыми соединительными элементами типа SK, KM, HSK и др., выполненных по  различным стандартам (ISO, DIN, МАЗ, ANSI, VDI, ГОСТ и т.д.), разрабатываются аттестационные матрицы в виде таблиц. В них содержатся необходимые данные по расчету суммарной погрешности (геометрической и от упругих перемещений) всех модулей МИС.

Каждый модуль инструментальной системы закодирован и имеет свой идентификационный номер в каталоге инструмента и управляющей автоматизированной программе, где заложена информация об их погрешностях и геометричес­ких размерах. А потому при графическом построении инструментальных наладок можно одновременно рассчитать погрешности по соответствующим правилам от результирующих сил резания в точке их приложения.

Имея дополнительный банк данных по износу режущего инструмента и по температурным деформациям при обработке определенных материалов, можно достоверно оценить каждую из инструментальных наладок и гарантировать с достаточно высокой степенью вероятности ее технологическую надежность.

Исходя из состояния и тенденций развития механо­обработки, можно сделать следующие основные выводы:

1. В настоящее время ведущие машиностроительные фирмы в основном производстве в качестве механообрабатывающего технологического оборудования используют только МС, и объемы  обработки на них с каждым годом заметно увеличиваются. А значит – будущее механообработки за МС.

2. Благодаря известным преимуществам МС, а именно резкому сокращению технологического оборудования, обслуживающего персонала, производственных площадей, транспортных средств,  времени на подготовку производства, достигается высокое качество и производительность при низкой себестоимости производимой продукции. А   также   увеличивается   число   сконцентрированных  на  одном  МС несвойственных этому  оборудованию  операций.  Что делает станок еще более  функциональным  и  позволяет достичь комплексной 100% обработки деталей различной формы и типоразмеров на одной рабочей позиции. Все это существенно повышает технико­экономическую эффективность, рентабельность и общую культуру производства.

К.А. Украженко

Д.т.н., профессор, заслуженный изобретатель РФ

p align=