Обрабатывающий центр, созданный на базе вертикально фрезерного станка, приведен на рис. 1. На столе 1 станка устанавливают приспособление с обрабатываемой деталью. В связи с тем, что на поверхности этого стола можно устанавливать накладные поворотные столы или может быть предусмотрен встроенный стол, целесообразно первый стол назвать основным. На основном столе часто имеется один или несколько встроенных поворотных столов. В этом случае верхнюю поверхность поворотного стола делают на одном уровне с плоскостью основного стола. Иногда на столе устанавливают накладные столы, поворачивающиеся вокруг какой-либо из осей X, Y, Z, или наклонно-поворотный (глобусный) стол.
Обрабатываемую деталь можно закреплять непосредственно на столе, в приспособлении, а при встройке фрезерного обрабатывающего центра в автоматические линии - на спутнике. Кроме автоматического управления от системы программного управления наладкой обрабатывающего центра можно управлять с пульта 5.
Рис. 1. Обрабатывающий центр, созданный на базе вертикально-фрезерного станка
После установки обрабатываемой детали на столе следует автоматическая установка инструмента в шпинделе. Инструмент извлекается из магазина 3, перемещается в рабочую зону, вставляется и закрепляется в шпинделе. В данном случае рассматриваем станок с магазином, расположенным вне зоны обработки, и с осью вращения, перпендикулярной оси шпинделя. Подобное расположение магазина обрабатывающего центра на базе фрезерных станков имеет следующие преимущества:
- магазин и инструменты не загромождают рабочую зону;
- имеется возможность значительного увеличения числа инструментов, их размеров;
- магазин может быть изготовлен в виде отдельного нормализованного узла, не связанного с конструкцией станка.
Однако такая конструкция несколько усложняет и делает дороже механизм автоматической смены инструмента. В данном случае инструмент извлекается из магазина одним захватным устройством 2, затем передается во второе захватное устройство 4. Последнее переносит инструмент в положение, соосное со шпинделем, и вставляет его в отверстие шпинделя. Закрепление инструмента в шпинделе осуществляется автоматически. Все необходимые движения механизма автоматической смены инструмента показаны на рисунке стрелкам.
По программе в обрабатывающем центре на базе вертикально фрезерного станка осуществляются следующие приемы:
- Установка в исходное положение инструмента и стола с обрабатываемой деталью (установка в «ноль»). Указанная установка повторяется после каждой смены инструмента в точках позиционирования.
- Включение, выключение, реверс соответствующей скорости главного движения, ускоренных и рабочих подач, также торможение.
- Изменение скорости главного движения и подач по координатам.
- Автоматический поиск очередного инструмента и его смена.
- Реверсирование шпинделя с работающим инструментом при нарезании резьбы.
- Контроль за сменой инструментов.
- Включение, выключение вращения поворотных столов и приспособлений, индексирование их (вращение рабочее и ускоренное).
- Осуществление автоматических циклов обработки.
- Коррекция программы. Хотя весь цикл обработки на станках с программным управлением запланирован и зафиксирован на программоносителе, в процессе обработки по результатам обмера обработанных деталей или по другим причинам возникает необходимость вносить изменения (коррекции) заданных программой величин перемещений по координатам, режимов резания, положений инструментов, траектории инструмента. Коррекция осуществляется чаще всего обслуживающим персоналом с помощью органов управления, вынесенных на пульт станка. Функцию автоматической коррекции могут иметь обрабатывающие центры с ЧПУ.
- Автоматическая перемотка программоносителя.
- Автоматически от программы включается и выключается подача охлаждающей жидкости, осуществляется зажим подвижных узлов.
В некоторых станках для автоматического регулирования температуры подшипниковых узлов не только автоматизирована подача смазки, но и подаваемое количество смазки измеряется автоматически в зависимости от температуры смазываемого узла. Когда это требуется во многих станках, шпиндель автоматически устанавливается в строго ориентированном положении (по углу поворота вокруг своей оси). Некоторое число обрабатывающих центров оборудовано устройствами для поддержания постоянной силы резания или выключая станка при ее повышении для предупреждения поломки инструментов.
В обрабатывающих центрах получают распространение адаптивное управление и автоматическая диагностика неисправностей. В некоторых обрабатывающих центрах имеются устройства для автоматического переключения с быстрой подачи на рабочую при соприкосновении инструмента с поверхностью детали, например станок фирмы Iridding & Lewis Fraser, США. В этом случае упрощается программа, так как отпадает надобность в контроле вылета режущего инструмента.
Большинство устройств для осуществления всего комплекса перечисленных вспомогательных операций, применяемых на обрабатывающих центрах, незначительно влияют на компоновку станка, его внешний вид и конструкцию основных узлов. Наиболее характерными и оригинальными деталями обрабатывающих центров, существенно изменяющими его компоновку и внешний вид, являются механизм автоматической смены инструментов (АСИ), а также в какой-то степени устройства для поворота и кантования обрабатываемой детали. Наличие механизма автоматической смены инструментов помимо встройки в станок магазина, автооператора вызывает необходимость создания устройства для поиска инструмента, транспортировки его, если магазин удален от рабочей зоны, захвата инструмента, закрепления и освобождения его в шпинделе, контроля положения инструментов.
