Токарные полуавтоматы и автоматы
Токарные полуавтоматы и автоматы
Назначение и классификация.
Конструктивным признаком автомата является наличие полного комплекта механизмов для выполнения рабочих и вспомогательных ходов, автоматизирующих цикл, а также системы управления, координирующей их работу.
Полуавтомат от автомата отличается тем, что в комплекте автоматизированных целевых механизмов отсутствует загрузочноразгрузочное устройство, и эту операцию выполняют вручную или с помощью дополнительных средств механизации. Таким образом, для повторения цикла требуется вмешательство человека (загрузка заготовок, съем изделий, ориентирование, зажим заготовок).
Токарные автоматы и полуавтоматы используются для обработки заготовок сложной формы из прутка и штучных заготовок в условиях крупносерийного и массового производства. Обработка деталей на этих станках производится несколькими инструментами, которые устанавливают на суппортах и в специальных приспособлениях (сверлильных, резьбонарезных и др.). Высокая производительность токарных автоматов и полуавтоматов достигается благодаря полной автоматизации рабочих и холостых ходов и их частичного совмещения. При этом один рабочий обслуживает несколько автоматов или полуавтоматов. Однако переналадка автоматов и полуавтоматов при переходе на обработку новой заготовки связана со значительными затратами времени, что экономически оправдано только в массовом, крупносерийном и иногда в серийном производствах.
Токарные автоматы и полуавтоматы выпускают с горизонтальной и вертикальной осью вращения шпинделя. Последние имеют преимущества по сравнению с горизонтальными: занимают меньшую площадь; обеспечивают более высокую точность обработки благодаря тому, что силы тяжести не влияют на поперечные деформации шпинделя; лучше обеспечивается защита направляющих от стружки и ее отвод. На горизонтальных токарных автоматах обрабатывают преимущественно заготовки пруткового и трубчатого типа, хотя не исключена обработка и штучных заготовок.
Рис. 14. Схемы обработки на токарных одношпиндельных автоматах: а — фасонно-отрезном; б, в — продольного точения; г — токарно-револьверном; 1 — шпиндельная бабка; 2 — шпиндель; 3 — пруток; 4, 7 — резцы; 5 — верхний суппорт; 6 — упор; 8 — поперечный суппорт; 9 — приспособление; 10 — обработанная деталь; 11 — люнет; 12 — стойка; 13 — ось; 14 — балансир; 15 — револьверная головка; 16 — продольный суппорт
По способу обработки токарные автоматы и полуавтоматы делят на фасонно-отрезные, продольного точения, токарно-револьверные, многорезцовые и копировальные. По способу управления рабочим циклом автоматы подразделяют на три группы:
Рекомендуемые материалы
- с одним распределительным валом (РВ), равномерно вращающимся в течение всего цикла обработки;
- с РВ, управляющим с малой скоростью вращения рабочими ходами и с большой скоростью — холостыми ходами;
- с РВ, скорость вращения которого меняется во время цикла обработки, и со вспомогательным валом, вращающимся с постоянной скоростью. Токарные автоматы бывают одно- и многошпиндельные.
Одношпиндельные фасонно-отрезные автоматы. Для изготовления из прутка (или бунта) мелких деталей простой формы в условиях крупносерийного и массового производства применяют одношпиндельные фасонно-отрезные автоматы. Пруток 3 (рис. 14, а) закрепляют во вращающемся шпинделе 2 с помощью цангового патрона. Обработка осуществляется резцами 4 и 7, закрепленными в суппортах 5 и 8, перемещающихся только в поперечном направлении. Заданная длина детали обеспечивается выдвижением прутка до подвижного упора 6. Некоторые модели фасонно-отрезных автоматов имеют продольный суппорт для сверления отверстий.
Одношпиндельные автоматы продольного точения. Автоматы предназначены для изготовления из прутка высокоточных деталей относительно большой длины и малого диаметра в условиях массового производства. На этих автоматах обработка производится неподвижными или поперечно перемещающимися резцами 4 (рис. 14, б), закрепленными на суппортах 5 или балансире 14 при продольном движении подачи DSnp вращающегося прутка 3. Подача прутка осуществляется шпиндельной бабкой 7. Для уменьшения прогиба и вибрации прутка под действием сил резания передний конец его пропускают через люнет 77, закрепленный на суппортной стойке 12.
На стойке смонтированы два-три вертикальных суппорта 5 и балансир 14, несущий два резца 4 и совершающий качательное движение вокруг оси 13. Сочетание поперечного перемещения DSn резца и продольного перемещения прутка позволяет получать на детали заданные фасонные поверхности. Отрезной резец (после отрезки обработанной детали 10) служит упором для прутка, при этом цанговый патрон в шпинделе 2 разжимается и шпиндельная бабка 1 отходит в положение начала цикла обработки следующей заготовки.
Обработка центрального отверстия (сверление, развертывание, нарезание резьбы метчиком), а также нарезание наружной резьбы плашкой производится с помощью двух или трех шпиндельных приспособлений 9, которые могут иметь независимые поступательное DSnp2 и вращательное Dr2 движения инструментов. В этом случае главное движение складывается из одновременных вращательных движений шпинделей станка и приспособления.
Одношпиндельные токарно-револьверные автоматы. Эти автоматы используют для изготовления деталей сложной конфигурации в условиях массового производства. Применение метода групповой технологии, заключающегося в обработке на станке группы однотипных деталей, близких по размерам и конфигурации, позволяет эффективно использовать автоматы и в условиях крупносерийного производства.
Для размещения большого числа инструментов, необходимых для изготовления деталей сложной конфигурации, автоматы оснащены продольным суппортом 16 (рис. 14, г) с шестипозиционной (на некоторых станках — восьмипозиционной) револьверной головкой 15 и несколькими поперечными суппортами 8 (передним, задним) и одним (двумя) верхним 5.
В отличие от автоматов продольного точения шпиндельная бабка 1 токарно-револьверного автомата установлена на станине жестко и продольного перемещения не имеет. Шпиндель 2 автомата при нарезании резьбы получает вращение против часовой стрелки Dr2 и по часовой стрелке Dr1 — для свинчивания инструмента.
После отрезки обработанной детали и разжима цангового патрона пруток 3 подается до упора 6.
Инструменты, размещенные на суппортах и в револьверной головке, могут работать как последовательно, так и параллельно.
Многошпиндельные токарные полуавтоматы и автоматы. Это оборудование характеризуется широкими технологическими возможностями при изготовлении различных деталей. По сравнению с одношпиндельными многошпиндельные автоматы и полуавтоматы обеспечивают более высокую степень концентрации обработки, что способствует повышению их производительности, уменьшению станкоемкости, сокращению площади, занимаемой оборудованием. По принципу работы автоматы подразделяют на автоматы параллельного и последовательного действия. На автоматах параллельного действия на всех шпинделях одновременно производятся одинаковые операции, и за один цикл работы завершается обработка заготовок, число которых соответствует числу шпинделей.
Рис. 15. Схемы работы многошпиндельных токарных станков последовательного (а) и параллельно-последовательного действия (б): I —VIII; Г —IV — позиции станка
Наибольшее распространение получили многошпиндельные автоматы и полуавтоматы последовательного действия. На таких автоматах заготовки с загрузочной позиции путем периодического поворота и индексации шпиндельного стола или шпиндельного блока последовательно подводятся к рабочим позици¬ям и одновременно обрабатываются группами инструментов в соответствии с технологическим процессом. Большое число рабочих позиций и шпинделей (6 — 8) позволяет использовать их в различных сочетаниях.
Заготовки сложной формы обрабатывают на всех позициях станка (рис. 15, а), при этом они перемещаются в каждом цикле на следующую позицию. Для более простых заготовок, которые можно обработать на меньшем числе рабочих позиций, применяют более производительную схему параллельно-последовательной обработки (рис. 15, б). В этом случае используют две позиции (I и 1) в качестве загрузочных, далее заготовки, установленные на позициях I и Г, будут обрабатываться соответственно на позициях I и 1Г, а заготовки, которые были на позициях II и 1Г, — на позициях III и ИГ и т.д. Этот вариант применим также для обработки заготовок с двух сторон: заготовка, обработанная с одной стороны за первый оборот стола (барабана) на позициях II, III и IV, устанавливается с переворотом на соседнее зажимное приспособление в позиции Г и обрабатывается с другой стороны при втором обороте стола (на штрихованных позициях).
Загрузка заготовок и выгрузка обработанных деталей совмещаются во времени с обработкой и выполняются специальными механизмами.
Многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы широко применяют в серийном и массовом производстве. Их подразделяют: по назначению — на универсальные и специализированные; по виду заготовки — на прутковые и патронные; по расположению шпинделей — на горизонтальные и вертикальные.
Горизонтальные многошпиндельные токарные автоматы. Существуют патронные и прутковые исполнения этих автоматов. В патронном исполнении станок может быть оснащен манипулятором для автоматизации загрузки заготовки и выгрузки обработанной детали. Автомат в прутковом исполнении комплектуют устройством для поддержания вращающихся прутков, передние концы которых находятся в шпиндельном блоке и закреплены в шпинделях с помощью цанговых патронов. В шпиндельном блоке размещается поворотный барабан с четырьмя, шестью или восемью шпинделями.
В каждой позиции барабана заготовки обрабатываются инструментом, установленным на поперечных и центральном продольном суппортах, которые отводятся по окончании обработки, позволяя шпиндельному барабану повернуться. Таким образом, заготовка, установленная в шпинделе, обрабатывается на всех позициях в соответствии с технологическим процессом. На прутковом автомате обработка заканчивается на последней позиции, где готовая деталь отрезается от прутка. В этой же позиции пруток выдвигается из шпинделя на заданную длину до упора для изготовления следующей детали. На автомате патронного исполнения снятие готовой детали и установка заготовки осуществляются на последней позиции.
На таких станках возможна последовательная и параллельно-последовательная обработка.
Индивидуальная система охлаждения рабочей зоны автомата обеспечивается двумя электронасосами, подающими СОЖ в распределительные трубы, а оттуда (по шлангам) — к режущему инструменту. Предусмотрена возможность подключения автомата к централизованной системе подачи СОЖ.
На станке используются следующие системы смазывания: централизованная (полив всех точек механизмов коробки передач и других точек, требующих обильного смазывания) с возвратом масла в резервуар; централизованная с дозированным смазыванием точек, не требующих обильного смазывания или расположенных в зоне, откуда смазочный материал не возвращается; индивидуальная для жидкого смазывания редуктора конвейера стружки. Резервуаром для смазочного материала служит изолированный отсек станины; уровень масла контролируется по маслоуказателю.
В корпусе шпиндельного блока находятся шпиндельный барабан, в котором смонтированы шпиндели, а также механизмы подачи и зажима прутка, поворота и фиксации шпиндельного барабана.
Шпиндельный барабан 20 (рис. 16) напрессован на пустотелую ось 24, внутри которой проходит центральный вал 25, передающий вращение от главного привода через зубчатые колеса 11 и 13 шпинделю 21. Правый конец оси 24 поддерживается фланцем коробки передач. Радиальными опорами шпинделя служат двухрядные роликоподшипники 14 и 19. Осевые нагрузки воспринимают упорные шарикоподшипники 15. Радиальный зазор в подшипниках 14 и 19 регулируется осевым перемещением внутренних колец подшипников по коническим шейкам шпинделя 21, осуществляемым с помощью гаек 17 и 27. Положение внутреннего кольца подшипника 19 фиксируется тремя винтами 18, а подшипника 14 — гайкой 16, с помощью которой затем регулируется осевой зазор шпинделя.
В левой части шпинделя смонтирована муфта устройства зажима прутка и управляющая ею вилка 9. Пруток зажимается при перемещении вилки 9 влево. Чашка 8 муфты нажимает своим фасонным отверстием на рычаги 7, которые, поворачиваясь, передвигают стакан 6 и через тарельчатые пружины 5 нажимают на фланец 4, в который упирается гайка трубы 12 зажима, втягивая цангу 22 в корпус шпинделя. Муфта зажима в левом положении фиксируется рычажком 28. Сила зажима от вилки к чашкам передается через упорные подшипники 10.
Для подачи прутка служит цанга 23, завинченная в трубу 3, которую за подшипник 2 перемещает механизм подачи. Осевое перемещение трубы 3 ограничивается диском, установленным на центральной трубе 29 шпиндельного барабана. Осевое положение диска устанавливается в зависимости от длины подачи прутка.
Рис. 16. Шпиндельный барабан горизонтального многошпиндельного пруткового автомата: 1 — кольцо; 2 — шарикоподшипник; 3, 12, 29 — трубы; 4 — фланец; 5 — пружина; 6 — стакан; 7 — рычаг; 8 — чашка; 9 — вилка; 10, 15 — упорные шарикоподшипники; 11, 13 — зубчатые колеса; 14, 19 — роликоподшипни11; 16, 17, 27 — гайки; 18 — винт; 20 — барабан; 21 — шпиндель; 22, 23 — цанги; 24 — ось; 25 — вал; 26 — замок; 28 — рычажок
У левого торца трубы 3 установлено сменное направляющее кольцо 1, диаметр отверстия которого определяется диаметром обрабатываемого прутка. В каждом рабочем положении шпиндельный барабан фиксируется рычагами и прижимается ими к ложементу. После отвода суппортов рычаги разводятся, выходят из замков 26 барабана и освобождают его для подъема и поворота в следующую позицию.
Продольный суппорт, перемещающийся по центральной пустотелой оси и обслуживающий все позиции шпиндельного барабана, представляет собой многогранник с числом граней 4, 6 или 8 в зависимости от числа шпинделей в барабане. На каждой грани имеются пазы типа ласточкина хвоста, в которые устанавливают неподвижные или скользящие инструментальные державки, а также другие устройства для обработки. Продольный суппорт оснащен универсальным приводом, позволяющим изменять рабочий ход суппорта без смены кулачков. На барабане РВ находятся постоянные кулачки, управляющие двумя ползунами; каждый перемещает через штангу и кулису продольный суппорт: один — при быстром подводе, а другой — на участке рабочего хода. Поворот шпиндельного барабана осуществляется мальтийским крестом, который закреплен на РВ. Передаточное число подбирается в зависимости от числа шпинделей станка и от того, по какой схеме работает автомат: последовательно или параллельно-последовательно.
Лекция "Бертольд Брехт" также может быть Вам полезна.
Рис. 17. Схема работы вертикального многошпиндельного токарного полуавтомата: 1 — корпус; 2 — суппорт; 3 — колонна; 4 — шпиндель; 5 — стол; 6 — основание
Во избежание изнашивания ложемента и самого шпиндельного барабана и в целях сохранения точности работы автомата перед поворотом барабан автоматически поднимают над ложементом на 0,2...0,4 мм.
После поворота шпиндельного барабана его положение фиксируется. От точности фиксации шпиндельного барабана зависит точность диаметра обработанных деталей. Наладка осуществляется на заготовке (прутке), зажатой в одном шпинделе, последовательно на каждом переходе путем перемещения салазок, упора суппортов, державок и инструмента.
Вертикальные многошпиндельные токарные полуавтоматы. Эти станки широко применяют для обработки литых и штампованных заготовок средних и крупных размеров. Их вертикаль¬ная компоновка позволяет экономно использовать занимаемую станком площадь, облегчает загрузку станка заготовками.
Вертикальный восьмишпиндельный токарный полуавтомат предназначен для черновой и чистовой обработки в патроне заготовок типа дисков, фланцев и др. Станки изготовляют в двух исполнениях: одни станки служат для обработки заготовок с большими припусками (силовое исполнение), другие используют для изготовления деталей небольшого диаметра либо для обработки деталей из цветных металлов.
Схема работы вертикального многошпиндельного полуавтомата приведена на рис. 17. С основанием 6 жестко соединена колонна J, по направляющим которой в рабочих позициях перемещаются суппорты 2. На столе 5 установлено восемь рабочих шпинделей 4. На вершине колонны закреплен корпус 1, в котором размещен механизм подач и редуктор главного движения. На семи рабочих позициях по принципу последовательной обработки можно выполнять обтачивание, растачивание, сверление, зенкерование и развертывание отверстий. Одна позиция является загрузочной. При параллельно-последовательной обработке двух заготовок одновременно используются две загрузочные позиции. Особенность данного станка в том, что каждый шпиндель может иметь независимые частоты вращений и величины подач.
