В современных машинах, таких как самолеты, турбины, корабли, автомобили, металлорежущие станки и др., все большее распространение получают детали сложной формы: лонжероны и фюзеляжи самолетов, роторы газовых и паровых турбин, кулачки различных механизмов; шаблоны точной измерительной техники, фасонные паунсоны и матрицы штампов, пресс-формы, металлические модели для точного литья. Обработку этих деталей (рис. 1), имеющих сложные криволинейные поверхности, целесообразно проводить используя копировально-фрезерные станки или станки с ЧПУ, поскольку использование в этом случае универсальных станков (обработка по разметке и последующая доводка по лекалам) является малоэффективным (непроизводительно и дорого).
Рис. 1. Детали со сложным криволинейным профилем: а - плоский кулачок; б - объемный кулачок; в - пуансон
На копировально-фрезерных станках информация о геометрических параметрах детали задается копиром, а управление механизмами станка осуществляется рабочим; на станках с ЧПУ информация о геометрии детали хранится в заранее записанной управляющей программе, а механизмы станка управляются от устройства ЧПУ.
Схема прямого копирования показана на рис. 2. На стол 1 устанавливают деталь 2 и копир 7. К последнему под действием пружины 5 через фрезерную головку 4 постоянно поджимается щуп 6. При продольном перемещении стола 1 щуп 6 постоянно отслеживает форму копира и соответственно отжимает шпиндельную головку. Фреза 3, установленная на фрезерной головке, перемещается вместе с ней и таким образом деталь и копир вместе перемещаются относительно шпиндельной головки в продольном направлении, а щуп и фреза совместно перемещаются относительно стола в вертикальном направлении. В результате получают деталь, форма которой идентична форме копира. При необходимости Вы можете более подробно ознакомиться как происходит обработка фасонных поверхностей на станке по копиру.
Рис. 2. Схема прямого копирования
Копировальные станки с механическим управлением просты по устройству и обеспечивают высокую точность обработки. Недостатком этих станков является то, что давление пружины всегда должно быть больше вертикальной составляющей силы резания. Поэтому, когда фреза снимает малый припуск или вообще перестает резать, всю силу пружины воспринимает щуп, что приводит к интенсивному износу щупа и копира.
Чтобы уменьшить износ, применяют станки, работающие по методу непрямого копирования, схема которого показана на рис. 3. Щуп 5 взаимодействует с фрезерной головкой через копировально-измерительное 7 и исполнительное устройство с усилителем 8.
Рис. 3. Схема непрямого копирования: 1 - стол; 2 - деталь; 3 - фреза; 4 - копир; 5 - щуп; 6 - фрезерная головка; 7 - копировально измерительное устройство; 8 - усилитель
По способу управления копировально-измерительные устройства подразделяются на электрические, гидравлические и пневматические. При методе непрямого копирования усилие, действующее на щуп, составляет 0,2-5 Н. В качестве исполнительных устройств, используют передачи винт - гайка качения, гидро- и пневмоцилиндры. Копировально-фрезерные станки обеспечивают точность контурной обработки ± 0,02 мм.
В станках с ЧПУ копиры вообще отсутствуют, приводы перемещения узлов станка получают информацию от управляющей программы через специальные устройства 10 (рис. 4). Ранее встречались станки на перфокартах, перфолентах. Специальными устройствами в них являлись: фотосчитывающее устройство; блок команд, где информация от перфоленты расшифровывался и преобразовывался в управляющие сигналы; усилитель, где сигналы усиливались до мощности, достаточной для управления приводом. Станки с ЧПУ позволяют изготавливать детали сложной формы без копиров, однако при этом требуются затраты на подготовку управляющей программы. Все это необходимо учитывать при расчете эффективности обработки сложных поверхностей каждым методом. Чем сложнее форма детали и меньше ее серийность, тем выгодней обработка на станках с ЧПУ.
Рис. 4. Обработка сложной криволинейной поверхности на станке ЧПУ: 1 - стол; 2 - деталь; 3 - фреза; 4 - фрезерная головка; 5 - усилитель; 6 - устройство
