Обработващи центри

МашиниСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 6, 2011

Обработващи центриОбработващи центриОбработващи центриОбработващи центриОбработващи центриОбработващи центриОбработващи центриОбработващи центриОбработващи центри

Особености и приложна област

    Обработващите центри са сред най-широко използваните и добре познати в практиката металообработващи машини. Използват се предимно за обработка на призматично-корпусни детайли чрез фрезоване на повърхнини с произволни контури и за обработване на отвори - пробиване, разстъргване, зенкероване, райбероване, нарязване на резба.
Сравнително дългият период на прилагането им в практиката при производствата на различни детайли, ги превръща в ключов фактор в немалко производствени линии. Предлаганите от тях възможности за използване на набор от различни инструменти, при обработката на детайлите, автоматичната смяна на инструмента и прецизността при управлението по всички оси, ги превръща в машини, подходящи за извършването на комплексна, прецизна и бърза обработка на разнообразни детайли. Обикновено с понятието обработващ център се описва почти всяка пробиваща и фрезоваща машина, в чиято конструкция е включена система за автоматична смяна на инструмента и работна маса за обработвания детайл. В повечето случаи тези машини са оборудвани с цифрово-програмно управление (ЦПУ), благодарение на което процесите по обработка на детайлите се управляват посредством компютърна програма, която изпълнява редица функции. Центрите с ЦПУ се отличават с по-висока производителност, надеждност и точност.
Отличителна особеност на обработващите центри с ЦПУ е и високата степен на автоматизация на процеса. Всички операции в тези машини на практика протичат без участието на човека. Изключение в някои случаи е необходимостта от ръчно поставяне на заготовката или, съответно, снемане на готовото изделие. Наличието на тази особеност определя и подразделянето на производствения процес в две категории - автоматично и полуавтоматично производство.

Прецизни и високо- производителни
Обикновено обработващите центри се класифицират в зависимост от тяхното конструктивно изпълнение. Най-често за класифицирането им се използва ориентацията на шпиндела, явяваща се основна отличителна характеристика на обработващите центри. Съответно, обработващите центри биват хоризонтални, вертикални и портални. Първите два вида се отличават с хоризонтална или вертикална ос на разположение на шпиндела (или шпинделите, ако те са няколко). Третият вид - порталните, представляват отделна група, тъй като имат редица принципни различия. Разпространено мнение е, че вертикалните машини предлагат основно прецизност, докато хоризонталните осигуряват производителност. Естествено, днес това се явява обобщена категоризация, която се оказва не особено валидна за голям кръг машини. Като базов вариант на обработващите центри, обикновено се определя вертикалният обработващ център. Този вид центри се използват предимно за детайли, при които се извършва обработка само от едната им страна, обикновено горната част на детайла. За осигуряване на възможност за позициониране във всяка точка от повърхнината, машината съответно извършва подавателни и установъчни движения по три транслационни оси X, Y и Z. Някои компановки могат да имат допълнително 1 или 2 ротационни оси, което ги прави подходящи за обработване на обемно-профилни повърхнини. Разнообразието от предлагани вертикални центри включва както машини причисляващи се към високия клас поради тяхната прецизност на обработка на детайли и/или размер, така и по-малки и по-елементарни конструкции обработващи центри с ЦПУ, които са и със сравнително по-ниска цена.
Хоризонталните обработващи центри, от своя страна, се използват за обработка на детайли с подчертана обемност, т. е. със съизмерими дължина, широчина и височина.

Особености на порталните центри с ЦПУ
Основното различие на порталните обработващи центри от хоризонталните или вертикалните, се състои в техните подобрени възможности. Порталните центри са способни да обработват детайли с размери до няколко пъти по-големи в сравнение с тези, обработвани от традиционните центри. Магазинът им за инструменти може да включва около 180 инструмента, което способства за провеждането на различна по вид и сложност обработка на детайла. Тези обработващи центри се различават от вертикалните и хоризонталните и конструктивно. Характерни особености на порталните центри са: дълга и тясна работна маса, която може да се премества по релсови направляващи; монолитна конструкция; комбинация от ролкови и плъзгащи направляващи; система за бърза смяна на инструмента; шпиндел с голяма мощност и възможност за всякакъв вид обработка; използване на съвременни технологии за автоматизирано управление. Работните процеси, които могат да се извършат с един портален обработващ център, често припокриват работата на няколко машини от друг тип. Това позволява повишаване на ефективността на производствения процес и намаляване на производствените разходи.

Възможност за многоосова обработка
Обикновено обработването на детайлите се дефинира в три взаимно перпендикулярни оси (X, Y, Z). Много машини, в своята базова комплектация, извършват 3-осова обработка. В случая с обработващите центри, обаче, често се срещат понятия като 4-, 5- и даже 9-осна обработка. В този случаи широко използвано е понятието многоосна обработка. Навлизането на това понятие при обработващите центри е свързано с възможността различните работни органи при обработващите центри с ЦПУ да имат свои допълнителни оси на преместване.
Много машини, провеждащи 3-осова обработка на детайлите в своя базов вариант, благодарение на заложените гъвкави опции за модификация, могат да бъдат адаптирани за 4- и 5-осова обработка.

Технологични особености на обработващите центри с ЦПУ
Оборудването на обработващите центри с ЦПУ позволява обработка на заготовката, съгласно определената от оператора програма, на практика без участието на човека. За съкращаване на времето по обработката на заготовката, често се предвижда автоматична система за смяна на обработващия инструмент.
Многофункционалните обработващи центри с ЦПУ, например, са машини, предназначени за комплексна и много точна обработка на детайлите. С подаването на заготовката към машината, след нейното обработване, резултата на практика е готово изделие. В хода на производствения цикъл, обработващите центри извършват ред разнообразни операции, към които спадат груба и фина обработка на детайла, пробиване, нарязване на резба, довършителна обработка и т. н.
За достигането на висока производителност и точност при обработването на детайлите, в обработващите центри обикновено се използват различни технологии. Наличието на въртяща и обръщаща маса позволява провеждането на многостранна обработка на детайла и получаване на сложни обемно-профилни повърхнини. Използването на вакуумни маси, от своя страна, улеснява процеса на фиксиране на заготовката и доброто й позициониране върху работната повърхност на масата. Автоматичната система за смяна на инструмента осигурява бърза смяна на обработващия инструмент. Възможността за многоосна обработка на детайла позволява обработка на детайла под различен ъгъл, както и извършването на стругова обработка. Обработващите центри могат да бъдат оборудвани и с устройство за автоматична смяна на заготовките, което може да бъде двупозиционно (двупалетна станция) или многопозиционно (палетен магазин).

Повишаване на точността
Достигането на висока точност при работа с обработващите центри зависи не само от характеристиките на машината но и от начина, по който тя се използва, както и от условията на обкръжаващата го среда. За достигане на заложената точност на обработка на детайлите, специалистите препоръчват да се вземат предвид няколко фактора. Сред тях са добро познаване на работата на шпиндела и условията, в които той работи. В случая е добре да се има предвид, че различните скорости генерират различни температури и различни центробежни сили в шпиндела, на които до известна степен той реагира. Друго условие за висока точност е да се определят евентуалните източници на грешки в процеса на обработка на детайла и те да бъдат отстранени предварително. Разбира се, възможно е наличието на редица такива източници. Например един 3-осен обработващ център разполага с 21 степени на свобода или 21 потенциални източници на неточност, а в същото време с това не се изчерпват всички възможности. Все пак броят им е ограничен и те могат да бъдат коригирани.
Добре е да се има предвид и фактът, че един от най-често игнорираните компоненти на обработващите центри - силата на закрепване на инструмента в държача, се оказва и един от най-критичните по отношение на точността. Специалистите съветват да се извършва честото й проверяване, тъй като намаляването на силата на закрепване може да окаже влияние не само върху точността, но и върху живота на инструмента.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top