Принципиальная схема станка с ЧПУ или станка автомата является важнейшим выбором при разработке технического предложения как основы дальнейшего конструирования механизмов и устройств. Она выбирается, когда уже рассчитаны маршрут и режимы обработки, которые лишь в известной степени могут корректироваться на последующих этапах проектирования. Выбор принципиальной схемы станка включает:
- определение направления геометрической оси - главной оси, по отношению к которой координируют и располагают все основные механизмы и блоки;
- выбор типа станка с ЧПУ, принципа его построения и расчет количества позиций;
- определение степени автоматизации;
- выбор типа системы ЧПУ;
- компоновочные решения с учетом структуры и унификации узлов и блоков;
- проработку кинематической, гидравлической и других схем, систем смазки, охлаждения и т. д.
Геометрическая ось в принципиальной схеме станка
Принципиальную схему станка с ЧПУ принято изображать графически как комбинированную технологическую, кинематическую, гидро и пневматическую и др.
В однопозиционных (одношпиндельных) станках геометрическая ось совпадает с осью шпинделя для вращающегося инструмента (заготовки), в многопозиционных станках - с осью поворотного рабочего органа (шпиндельного барабана, поворотного стола, карусели). Основные критерии выбора геометрической оси:
- занимаемая площадь;
- удобство загрузки и заправки обрабатываемого материала;
- удобство удаления стружки и других отходов обработки;
- прочность и жесткость обрабатываемых деталей; возможность унификации конструкций;
- удобство автоматической смены и закрепления инструмента.
Выбор типов станков при создании принципиальной схемы
Выбор типов станков с ЧПУ при создании принципиальной схемы и их количества - это технико-экономическая задача при заданной годовой программе N. При этом выбор осуществляется в следующем порядке:
- определяется усредненный рабочий цикл для представительных деталей;
- предварительно вычерчиваются схемы технологического процесса обработки деталей;
- исключаются явно неподходящие варианты по основным критериям;
- оставшиеся варианты располагаются по наиболее важному критерию, например по цене, в возрастающий ряд от 1 до n;
- последовательно проверяются варианты, обеспечивающие требуемую производительность, устанавливаются m подходящих вариантов;
- по всем от 1 до m вариантам определяется необходимое количество станков;
- определяются капиталовложения, себестоимость изделий и срок окупаемости всех вариантов;
- принимается окончательное решение по выбору варианта. Выбор системы ЧПУ осуществляется исходя из количества управляемых координат (координатных блоков), приводов главного движения, подач, вспомогательных движений, а также стоимости системы и количества обслуживаемых станков.
При создании новых станков в кратчайшие сроки важное значение имеет унификация, которая может быть модификационной, размерной, межтиповой и общей.
При разработке новой модификации станка необходимо вводить только такие новые детали и узлы, которые обеспечивают повышение качественных характеристик. Смена всех или большинства деталей при переходе от одной модели станка к другой свидетельствует о недостаточной квалификации конструктора.
Компоновка как часть принципиальной схемы станка
Компоновка станка является важным этапом в создании принципиальной схемы станка с ЧПУ и имеет свои последовательные ступени:
- технологическую компоновку (определение необходимого состава рабочих и установочных движений, числа шпинделей, степени универсальности станка, параллельной или последовательной схемы обработки, числа рабочих или загрузочных позиций и т. д.);
- координатную компоновку, раскрывающую состав и порядок сочетания координатных движений;
- базовую компоновку, определяющую тип станка по разновидностям базовых узлов и другим признакам;
- конструктивное исполнение и некоторые другие особенности.
