Гантри станки с ЧПУ портального типа - это оборудование с числовым программным управлением служащее для обработки заготовок большой массы и крупных габаритов из твердых материалов. Название «ГАНТРИ», такие фрезерные станки с ЧПУ имеют из-за особо прочной портальной конструкции, в которой шпиндельный узел жестко закреплен, заготовка остается неподвижной, но происходит движение самого портала или траверсы.
Разработка фрезерных станков гантри, они же портальные фрезерные станки с ЧПУ, с повышенными технологическими возможностями представляет важную задачу современного станкостроения. Целью разработки новых станков является обеспечение высокой эффективности обработки деталей машин с учетом параметров качества, производительности и себестоимости.
Решение данной проблемы возможно на базе создания многоцелевых станков портальной конструкции с использованием прогрессивных методов проектирования.
Модульное проектирование гантри станков с ЧПУ
Принятая методика модульного проектирования станков предусматривает:
- построение концептуальной модели, реализуемого на проектируемом станке технологического процесса;
- определение функциональной структуры разрабатываемого станка;
- выбор мехатронных модулей и определение рационального варианта компоновки станка;
- определение показателей производительности, жесткости, точности и виброустойчивости станка;
- определение требований к системе компьютерного управления;
- определение контролируемых параметров и алгоритмов управления для достижения требуемых показателей качества изделий.
Основные компоновочные решения станков гантри
Компоновка фрезерных портальных станков гантри по металлу построена на основе принципа гантри станка (гантри - станок с подвижным порталом) и отличается от оборудования с классической компоновкой меньшими вылетами консолей, оказывающих влияние на изгибающие моменты и деформацию станка.
К прогрессивным решениям компоновки относится использование элемента компоновки станка гантри типа «Вох-in-Вох» - «коробка в коробке», что обеспечивает высокую жесткость и виброустойчивость несущей системы, минимизирует вибрации и обеспечивает стабильность по точности за счет симметрии тепловых деформаций.
Использование метода «DCG» (Driven at the Center of Gravity - привод в центре тяжести), предусматривающего расположение привода Y в центре приложения тяговой силы, повышает точность перемещений исполнительных органов станков. Конструкция по методу «DCG» обеспечивает малые вибрации при разгоне и минимизирует вибрации при изменении направления перемещения, это значительно уменьшает отклонения при отработке траекторий сложных движений.
Компоновка рабочего стола фрезерного станка гантри по типу «Table-in-Table» позволила обеспечить выполнение требований эргономики. За счет симметричных компоновочных решений, значительно уменьшены тепловые искажения деталей станка, достигнута высокая жесткость всей конструкции, обеспечивающая максимальные характеристики по точности обработки при высокоскоростном резании.
Размещение в столе с осью С оси В позволило обеспечить необходимую динамику вращательных движений стола и получить при передаче необходимой мощности стабильные рабочие циклы резания. На рис. 1 показана компоновка фрезерного станка гантри и приведен состав его основных модулей.
Повышение точности перемещений исполнительных органов было достигнуто за счет применения конструкции со сдвоенными приводами по координатной оси Y и расположения приводов в центральных плоскостях приложения тяговых сил по осям Х и Y.
Рис. 1. Основные модули станка гантри с чпу
Конструктивные особенности портальных чпу
Тяжелая компоновка фрезерных станков гантри по металлу существенно уменьшает вибрации, возникающие при работе станка, и позволяет использовать высокие скорости резания.
Также обеспечены меньшие вибрации при разгоне и торможении движения исполнительных органов станков, что позволило сократить время переходных процессов при разгоне и позиционировании, улучшить качество обработанной поверхности (особенно при обработке сложных фасонных поверхностей, когда необходимо в угловых переходах обеспечить высокие ускорения без снижения подачи).
В многоцелевых станках применены:
- Мотор-шпиндели с частотой шпинделя до 80000 мин-1 и с наибольшим крутящим моментом на шпинделе 1000 Н/м.
- Инструментальные магазины, емкостью до 120 гнезд для инструментов и с прямой передачей инструмента в шпиндель манипулятором.
- Устройство смены заготовок с двумя и более паллетами (по согласованию с заказчиком).
- Предусмотрены: подвод СОЖ в зону резания через шпиндель и инструмент с давлением до 120 МПа или применение комбинированного подвода; удаление паров СОЖ и агрессивных пылевых компонентов; установка средств пожаротушения.
Станки гантри изготавливаются с учетом условий эксплуатации. Их модификации предназначены для использования в гибком автоматизированном производстве и обеспечивают высокую производительность при достижении повышенного качества изделий. Модульный принцип проектирования компоновки позволяет создавать подобные металлорежущие станки с угловыми и мультипликационными головками и с инструментальными блоками. В этом случае появляется возможность осуществления полной обработки деталей.
В настоящее время разработаны гантри станки с чпу с модульным построением, отличающиеся повышенными технологическими возможностями при изготовлении деталей.
