Вертикально-фрезерный станок и его применение

25

Содержание

Введение

1. Устройство вертикально-фрезерного станка

2. Различные поверхности для фрезерования

3. Исправление неточностей

4. Назначение, классификация и область применения токарных станков и их виды

Литература

Введение

К сегодняшнему дню в машиностроении широко используются детали, содержащие сложно-профильные поверхности, а именно: формообразующие поверхности штампов, пресс-форм, копиры и многие другие.

Из основных способов получения деталей с такими поверхностями относятся: литье, штамповка, резание. Но только обработка резанием, в частности фрезерование, позволяет получить параметры поверхности, близкими к заданным и сократить время последующей доводки. Очень часто этот метод является возможным единственным методом, это особенно важно на данный момент, так как большинство предприятий машиностроения перешли на серийное или мелкосерийное производство. Получение деталей фрезерованием, при таком типе производства, наиболее экономически оправдано.

Обычный технологический процесс обработки сложно профильных поверхностей включает в себя следующие операции: заготовительная, фрезерная, доводочная. Последняя выполняется вручную, при этом трудоемкость операции определяется выходными параметрами поверхности после фрезерования. Поэтому, обеспечив высокий класс шероховатости на стадии фрезерования, можно сократить время на доводку, которая является наиболее трудоемкой частью технологического процесса.

1. Устройство вертикально-фрезерного станка

Начнем с того, что мощность приводов и высокая жесткость станков позволяют применять твердосплавный инструмент.

В станине 1 размещена коробка скоростей 2. Шпиндельная головка 3 смонтирована в верхней части станины и может поворачиваться в вертикальной плоскости, при этом ось шпинделя 4 можно поворачивать под углом к плоскости рабочего стола 5. Главным движением является вращение шпинделя. Стол, на котором закрепляют заготовку, имеет продольное перемещение по направляющим салазок 6. Салазки имеют поперечное перемещение по направляющим консоли 7, которая перемещается по вертикальным направляющим станины. Т.е. заготовка, установленная на столе 5, может получать подачу в трех направлениях. В консоли смонтирована коробка подач 8.

Для закрепления заготовок на фрезерных станках применяют универсальные и специальные приспособления. К универсальным приспособлениям относятся прихваты, угольники, призмы, машинные тиски.

Но возможна и обработка большого числа одинаковых заготовок, для чего изготовляют специальные приспособления, пригодные только для установки и закрепления этих заготовок на данном станке. Важной принадлежностью фрезерных станков являются делительные головки. Они служат для периодического поворота заготовок на требуемый угол и для непрерывного их вращения при фрезеровании винтовых канавок.

Делительная головка состоит из корпуса, поворотного барабана и шпинделя с центром. В корпусе на шпинделе жестко закреплено червячное зубчатое колесо (обычно с числом зубьев 40), находящееся в зацеплении с однозаходным червяком. Вращение шпинделю сообщают рукояткой. Следовательно, при одном обороте рукоятки шпиндель сделает 1/40 оборота. На переднем конце шпинделя нарезана резьба для навинчивания кулачкового патрона или поводка. Делительный лимб с отверстиями закреплен на полом валу, внутри которого расположен вал рукоятки. Для удобства пользования лимбом имеется раздвижной сектор, состоящий из двух ножек, которые устанавливают так, чтобы между ними было необходимое число отверстий на лимбе. На шпинделе закреплен лимб для непосредственного деления заготовки на части.

Изготовляют цельные фрезы из инструментальных сталей, корпуса напайных фрез -- из конструкционных сталей; на рабочие части зубьев фрез припаивают пластинки из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Для сборных фрез зубья (ножи) выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы различными механическими способами.

У торцовой фрезы режущее лезвие состоит из главного режущего лезвия, переходного лезвия и вспомогательного лезвия. Зуб торцовой фрезы имеет главный угол в плане j, измеряемый между проекцией главного режущего лезвия на осевую плоскость и направлением подачи. Вспомогательный угол в плане j ₁ составляет 5-10 ^о. Чем меньше этот угол, тем ниже шероховатость обработанной поверхности. Угол а плане на переходном режущем лезвии j ₀ = j /2.

Отметим, что на вертикально-фрезерных станках применяют следующие типы фрез: торцовые, концевые, шпоночные. Фрезы изготовляют цельными или сборными с напайными или вставными ножами.

Для фрезеровки винтовой канавки при непрерывном вращении шпинделя делительной головки, которое он получает от винта продольной подачи стола фрезерного станка через сменные колеса заготовку устанавливают в центрах делительной головки и задней бабки. В процессе обработки заготовка получает два движения -- вращательное и поступательное вдоль оси. Оба движения согласованы так, что при перемещении на шаг нарезаемой винтовой канавки заготовка делает один оборот.

В качестве вспомогательного инструмента применяют фрезерные оправки для закрепления фрез и передачи крутящего момента от шпинделя на фрезу. Базой для крепления фрезы на оправке может быть её центровое отверстие или хвостовик:

1. Коническим хвостовиком оправку закрепляют в шпинделе, а на другом конце оправки крепят насадную фрезу с помощью шпонки и винта. Фрезы с коническим хвостовиком закрепляют в коническом отверстии шпинделя непосредственно или через переходные втулки. Конический хвостовик патрона вставляют в шпиндель станка и закрепляют болтом.

2. Фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в цанговом патроне.

Для закрепления заготовок на фрезерных станках применяют универсальные и специальные приспособления. К универсальным приспособлениям относятся прихваты, угольники, призмы, машинные тиски.

При обработке большого числа одинаковых заготовок изготовляют специальные приспособления, пригодные только для установки и закрепления этих заготовок на данном станке. Важной принадлежностью фрезерных станков являются делительные головки. Они служат для периодического поворота заготовок на требуемый угол и для непрерывного их вращения при фрезеровании винтовых канавок.

Винтовые канавки фрезеруют при непрерывном вращении шпинделя делительной головки, которое он получает от винта продольной подачи стола фрезерного станка через сменные колеса. Заготовку устанавливают в центрах делительной головки и задней бабки. В процессе обработки заготовка получает два движения -- вращательное и поступательное вдоль оси. Оба движения согласованы так, что при перемещении на шаг нарезаемой винтовой канавки заготовка делает один оборот.

В качестве вспомогательного инструмента применяют фрезерные оправки для закрепления фрез и передачи крутящего момента от шпинделя на фрезу. Базой для крепления фрезы на оправке может быть её центровое отверстие или хвостовик (конический или цилиндрический). По способу крепления в первом случае фрезы называют насадными, во втором -- хвостовыми.

Пример крепежа крепления торцовых фрез. Коническим хвостовиком оправку закрепляют в шпинделе, а на другом конце оправки крепят насадную фрезу с помощью шпонки и винта. Фрезы с коническим хвостовиком закрепляют в коническом отверстии шпинделя непосредственно или через переходные втулки. Фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в цанговом патроне. Конический хвостовик патрона вставляют в шпиндель станка и закрепляют болтом.

2. Различные поверхности для фрезерования

Горизонтальные плоскости фрезеруют на вертикально-фрезерных станках торцовыми фрезами. Это удобнее вследствие большой жесткости их крепления в шпинделе и более плавной работы, так как одновременно работает большое количество зубьев.

Вертикальные плоскости фрезеруют на вертикально-фрезерных станках концевыми фрезами.

Наклонные плоскости и скосы фрезеруют торцовыми и концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках, у которых фрезерная головка со шпинделем поворачивается в вертикальной плоскости.

Уступы фрезеруют на вертикально-фрезерных станках концевыми фрезами. Пазы на вертикально-фрезерных станках фрезеруют за два прохода: прямоугольный паз концевой фрезой, затем скосы паза концевой одноугловой фрезой для паза типа “ласточкин хвост”; и для Т-образного паза фрезеруют паз прямоугольного профиля концевой фрезой, затем нижнюю часть паза -- фрезой для Т-образных пазов.

Закрытые шпоночные пазы фрезеруют концевыми фрезами, а открытые -- концевыми или шпоночными. Точность получения шпоночного паза является важным условием при фрезеровании, так как от неё завесит характер посадки на шпонку сопрягаемых с валом деталей. Фрезерование шпоночной фрезой обеспечивает получение более точного паза; при переточке по торцовым зубьям диаметр фрезы практически не изменяется.

Фрезерование цилиндрических зубчатых колес на вертикально-фрезерных станках осуществляется пальцевой фрезой.

Сложно-профильные поверхности могут включать в себя выпуклые, вогнутые и прямолинейные участки. Причем в качестве инструмента может использоваться однозубая или многозубая фреза. Кроме того, требуемый профиль можно получить поворотом или только поступательным движением фрезы, т.е. можно выделить следующие способы получения сложнопрофильных поверхностей:

- вогнутая цилиндрическая поверхность, получаемая

а) за счет поворота оси фрезы на угол;

б) за счет поступательного движения фрезы;

- выпуклая цилиндрическая поверхность, получаемая

а) за счет поворота оси фрезы на угол;

б) за счет поступательного движения фрезы.

3. Исправление неточностей

Расчет по данным формулам показал, что они требуют уточнения. Шероховатость вогнутой цилиндрической поверхность, получаемой за счет поворота оси фрезы на угол:

где h - высота гребешка, получаемого при фрезеровании,

r - радиус кривизны обрабатываемой поверхности,

R - радиус фрезы,

s - подача,

a - угол поворота оси фрезы

Шероховатость выпуклой цилиндрической поверхности, получаемой за счет поворота оси фрезы на угол

Шероховатость выпуклой цилиндрической поверхности,

получаемой за счет поступательного движения фрезы

Понятно, что зависит от радиуса кривизны поверхности, радиуса фрезы и подачи. Наибольшее влияние оказывают две последние величины.

Мы не учитывали случайные величины, такие как упругие деформации, вибрация узлов технологической системы, температурный фактор и некоторые другие, которые в меньшей степени влияют на модель шероховатости при обработке фрезой.

4. Назначение, классификация и область применения токарных станков и их виды

Станки токарной группы, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режимах, предназначаются для обработки разнообразных поверхностей тел вращения из штучных или прутковых заготовок. Здесь широко используются высокоэффективные технологические способы обработки элементарных поверхностей: обработка широкими резцами с поперечной подачей, обтачивание фасонными резцами наружных и внутренних поверхностей, применение резьбонарезных головок и т. д. Применяется концентрация обработки заготовки несколькими инструментами одновременно: двумя и более резцами, резцами и сверлом и т. п.

Сочетание указанных и других приемов позволяет быстро и точно вести обработку, Вместе с тем все эти инструменты должны вступать в работу в нужный момент, а одновременно работающие инструменты должны быть определенным образом расположены. Для обеспечения этого требуются дополнительные затраты времени н материальных средств, что делает рациональным использование подобного оборудования лишь при достаточно большой программе выпуска, г. е. в условиях массового, крупносерийного и серийного производства. В этих случаях сокращение времени обработки заготовок по сравнению с временем обработки на универсальных станках вполне компенсирует затраты на наладку автомата или полуавтомата и сокращает трудовые затраты на изготовление партии деталей.

Одношпиндельные автоматы и полуавтоматы относят по классификации ЭНИМС к первому типу, а многошпиндельные -- ко второму типу станков первой (токарной) группы, что находит отражение в обозначении моделей этих станков: 1112, 1Б125, 1Д118, ПОЗА, 1Ш6П, 1А225-6, 1К282, 1А240П-8, 1265М-8.

При изготовлении любых одинаковых деталей на данном станке может быть выделен так называемый рабочий цикл, т. е. периодическая повторяемость отдельных действий и движений. Здесь непосредственное воздействие исполнительного механизма на объект обработки чередуется с действиями, не приводящими к изменению формы, свойств и размеров заготовки. Таким образом, время рабочего цикла Т можно разделить на время рабочих ходов tр и время холостых ходов tх:

T=tр+tх.

За время рабочего цикла автомат или полуавтомат, как и любой другой металлорежущий станок, обрабатывает одну деталь. Способ осуществления рабочего цикла характеризует станок как автомат, полуавтомат или обычный станок, действующий с рабочим-оператором.

Автоматом называется самоуправляющаяся рабочая машина, которая самостоятельно, без вмешательства человека осуществляет все действия рабочего цикла и нуждается лишь в наладке для выполнения заданного технологического процесса и периодическом контроле. Если для повторения рабочего автоматического цикла требуется вмешательство рабочего (чаще всего для загрузки-выгрузки заготовок, деталей), то такой станок называется полуавтоматом.

Токарные автоматы и полуавтоматы классифицируют по ряду признаков: степени универсальности, расположению шпинделей и их числу, виду заготовки и т. д. По виду заготовки разделяют станки, обрабатывающие отдельные заготовки или пруток: патронные (штучная заготовка) и прутковые. Различают одно- и многошпиндельные автоматы и полуавтоматы с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделя (шпинделей). В ряде случаев используют автоматы или полуавтоматы узкого назначения, например, для обработки шеек коленчатых или распределительных кулачковых валов либо колец подшипников и других поверхностей или деталей. Другие автоматы и полуавтоматы позволяют обрабатывать широкую номенклатуру поверхностей и деталей -- это станки-автоматы универсалы.

По характеру выполняемой работы различают автоматы, выполняющие фасонно-отрезные, фасонно-продольные и токарно-револьверные работы. Фасонно-отрезные автоматы обрабатывают вращающуюся заготовку (пруток) резцами, перемещающимися по радиусу заготовки или касательно к ней, т. е. перпендикулярно к ее оси. Фасонно-продольные автоматы обтачивают вращающуюся и поступательно движущуюся заготовку (пруток) резцами, перемещающимися по ее радиусу. Сочетание этих движений позволяет обрабатывать фасонные детали большой длины. Револьверная обработка вращающейся заготовки (прутка) проводится последовательно рядом инструментов, закрепленных в револьверной головке.

В наименовании станка отражаются основные признаки классификации: токарно-револьверный одношпиндельный прутковый автомат, токарный одношпиндельный автомат продольного точения, токарный шестишпиндельный горизонтальный прутковый автомат, токарный восьмишпиндельный вертикальный полуавтомат, токарно-копировальный полуавтомат для обработки профиля кулачков распределительного вала специализированный и т. п.

Основные узлы и рабочие движения токарных одношпиндельных полуавтоматов и работы, выполняемые на них. Одношпиндельные токарные полуавтоматы выпускаются с горизонтальным или реже вертикальным расположением оси шпинделя. Часто они относятся в группе токарных станков к седьмому или восьмому типу (соответственно многорезцовые и специализированные станки), что отражается в обозначении модели станка: 1712, 1708, 1А720 и т. д. Все полуавтоматы являются многорезцовыми станками, и общее число инструментов может доходить в наладке до нескольких десятков. Однако на некоторых полуавтоматах, относящихся к копировальным, основной профиль детали образуется только одним резцом, а подрезание торцов и прорезание канавок -- еще одним или несколькими резцами. Все полуавтоматы этого типа делят, на три вида: многорезцовые, копировальные и многорезцово - копировальные.

Многорезцовые полуавтоматы (мод. 1А730 и 1А720) по компоновке соответствуют обычным токарным станкам, но отличаются наличием двух суппортов: переднего или продольного и заднего или поперечного. Они предназначены для токарных работ при установке заготовки в центрах; или патроне. На них обрабатываются цилиндрические и торцовые поверхности несколькими резцами в каждом суппорте. Их рационально используют в массовом и крупносерийном производстве для обработки многоступенчатых валов, поршней, шкивов, блоков зубчатых колес и других деталей. Настройка частоты вращения шпинделя и подач суппортов осуществляется с помощью специальных колес. Жесткая конструкция станка позволяет вести многорезцовую обработку инструментами с твердосплавным лезвием.

Копировальные полуавтоматы (мод. 1712, 1722) позволяют вести обработку при меньших мощностях привода, так как основной профиль обрабатывается всего одним-двумя резцами. Полуавтомат имеет гидравлический привод для перемещения суппортов и зажима заготовки, а также гидрокопировальное устройство для воспроизведения профиля детали по копиру. Кроме копировального верхнего суппорта, имеется один-два нижних поперечных суппорта для прорезания канавок и подрезки торцов (рис. 100).

Компоновка этих полуавтоматов существенно отличается от компоновки многорезцовых: суппорты расположены почти вертикально (под углом 75° к горизонтальной плоскости), что облегчает обзор зоны обработки, встраивание полуавтомата в автоматическую линию и оснащение его автоматическим загрузочным устройством.

Третья разновидность одношпиндельных полуавтоматов -- многорезцово-копировальные (мод. 1708, 1713) -- характерна наличием лучших признаков предыдущих двух видов полуавтоматов. Здесь копирование может вестись с одного-двух верхних копировальных суппортов, независимо каждым от своего копира, а поперечные один-два суппорта также могут действовать независимо многими резцами. К характерным узлам полуавтомата относится, прежде всего, гидрокопировальный суппорт.

Рассмотрим работу суппорта на примере гидрокинематической схемы копировального полуавтомата 1722 (рис. 101).

Заготовка 13, установленная в центрах, приводится во вращение от электродвигателя 1 через коробку скоростей 2. Верхний копировальный суппорт 8 с резцом получает продольное перемещение от гидроцилиндра 3, рабочая жидкость к которому поступает по магистрали 5. Одновременно с суппортом начинает двигаться и соединенный с ним корпус следящего золотника 6. Щуп 9 золотника, одинаковой формы с резцом, постоянно прижат пружиной к копиру 10, соответствующему профилю детали. Движение по горизонтальному участку копира не нарушает равновесия в гидроцилиндре 7, перемещающем в поперечном направлении s1 копировальный суппорт.

Снижение или подъем профиля копира вызывают соответствующее перемещение щупа золотника относительно его корпуса. При этом жидкость из трубопровода 5 начинает поступать в полость над или под поршнем цилиндра 7, что приводит к перемещению суппорта по вертикали. Суппорт и корпус золотника жестко связаны и стремятся переместиться до равновесного положения, показанного на рисунке. Вытесняемая из цилиндра и золотника жидкость сливается через трубопровод 4 в бак.

Поперечные суппорты 11 и 12 работают от копиров, перемещаемых гидроцилиндром. Гидросистема привода поперечного суппорта осуществляет его возвратно-поступательное перемещение. Управление ее работой осуществляется для выполнения таких команд, как удержание суппорта в исходном положении, ускоренный подвод суппорта к заготовке, ускоренный отвод в исходное положение.

Гидросистема зажима заготовки пинолью задней бабки управляется от руки золотником - пилотом.

Основные узлы, рабочие движения токарно-револьверного одношпиндельного автомата и выполняемые на нем работы. Отечественная станкостроительная промышленность выпускает одношпиндельные токарно-револьверные автоматы для обработки заготовок из прутка и штучных заготовок, с размером прутка круглого 12, 18. 25, 36, 40 мм, шестигранного 10, 15. 20, 30, 34 мм и квадратного 8, 13, 17, 25, 27 мм. Размер круглого прутка отражен в обозначении модели: 1Д118, 1Б125, 1Б140 и т. д. Конструкции этих автоматов имеют значительное подобие.

Рассмотрим автомат мод. 1Б140 (рис. 102), предназначенный для изготовления в массовом и крупносерийном производстве деталей, требующих обтачивания, подрезания торцов, сверления, зенкерования, нарезания резьбы и т. п. Загрузка нового прутка длиной до 3000 мм осуществляется вручную, а в процессе работы автомата подача и зажим прутка, как и другие холостые и рабочие ходы, осуществляются автоматически.

Револьверная головка 5 с шестью гнездами для инструментов имеет горизонтальную поперечную ось поворота в револьверном суппорте 7. Суппорт имеет продольную рабочую подачу и может быстро отводиться от заготовки после завершения перехода обработки для смены инструмента в гнезде путем поворота головки на 1/6 часть оборота.

С четырех суппортов -- двух горизонтальных 1 и двух вертикальных 4 -- можно обрабатывать заготовки с поперечной подачей. На переднем горизонтальном поперечном суппорте 1 расположен продольный суппорт, который может перемещаться под углом до 90 к направлению движения переднего суппорта. Вращательное движение резания получает заготовка 2, зажатая в цанговый патрон и проходящая внутри шпинделя. Привод шпинделя осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу и коробку скоростей с электромагнитными муфтами. Автоматическое изменение частоты вращения шпинделя осуществляется командоаппаратом через электромуфту и муфту обгона в коробке скоростей. Точение и сверление на автомате производится при левом вращении шпинделя.

Все целевые узлы и механизмы станка управляются от вспомогательного вала (с задней части станка) и распределительного вала, приводимых во вращение от отдельного электродвигателя через червячную пару. При настройке вращение осуществляется от маховика 8. Автомат оснащен системой циклового программного управления, позволяющей программировать частоту вращения шпинделя, включение электродвигателя привода приспособлений и торможение шпинделя.

Обработка деталей ведется с револьверного и поперечных суппортов. По ходу технологической операции необходимо: подать пруток до упора и зажать его, менять в рабочей позиции инструмент револьверной головки, осуществлять резание инструментом револьверного и поперечного суппортов и отводить их после выполнения обработки, реверсировать шпиндель станка и т. п. Для осуществления этих действий автомат имеет соответствующие механизмы и устройства, а также вспомогательный и распределительный валы. По кинематической схеме (рис. 103) проследим работу цепи привода вращения вспомогательного VII и VIII и распределительного XV и XVI валов от отдельного электродвигателя М2 через червячную передачу на вал VI и муфту 72. Выключение этой муфты позволяет вращать вспомогательный вал VII и VIII вручную маховиком 30, что необходимо при настройке станка. Постоянная частота вращения этого вала 2 об/с.

1. От червячной передачи 24 -- 25 вращение получает командоаппарат 26, управляющий направлением и частотой вращения шпинделя путем переключения электромагнитных муфт в коробке скоростей и включением электродвигателя МЗ привода специальных приспособлений в одной из позиций револьверной головки.

2. Муфты 73 и 74 управляют барабанами 92 и 86 механизмов подачи и зажима прутка. Чтобы обеспечить эти действия (один раз за время обработки одной заготовки), муфты при включении их от упоров на барабанах 79 и 81 делают точно один (муфта 73) или точно два (муфта 74) оборота. На поворачивающихся барабанах 92 и 86 имеются профилированные пазы, перемещающие рычаги, которые приводят в соответствующее осевое согласованное движение обе цанги -- подающую пруток и зажимную.

3. Звездочка 55 цепной передачи 23 -- 55 приводит в движение шнековый транспортер для уборки стружки.

4. Муфта 75 при включении от упора на барабане 80 распределительного вала делает точно два оборота. При этом по цепочке колес 36--37--38 --39--40 через мальтийский механизм 41--42 произойдет поворот револьверной головки на 1/6 оборота для введения в рабочую позицию нового инструмента или набора инструментов в державке.

5. Через муфту получает вращение- вторая-часть вспомогательного вала -- вал VIII с маховиком 30 и колесами 31 и 52. От них распределительные валы -- поперечный XV и продольный XVI -- могут “получать” медленное рабочее (от колеса 32) или быстрое холостое (от колеса 31) вращение.

На поперечном распределительном валу XV расположены: кулачок 93 продольной подачи револьверного суппорта, червяк 45, барабан 90 приемного лотка готовых деталей и барабан 91, управляющий муфтой 76 частоты вращения распределительного вала.

На продольном распределительном валу XVI, кроме упомянутых элементов, расположены (слева направо): цилиндрический кулачок 78 подачи продольного суппорта и четыре дисковых кулачка 82 -- 85 поперечной по дачи четырех суппортов. На период подачи прутка и его зажима может подводиться от кулачка 88 на валу XVIII качающийся упор. Он используется для установки жесткого упора при отсутствии свободной позиции револьверной головки.

Револьверный суппорт (рис. 104) получает рабочую подачу от кулачка 7 через зубчатый сектор 10 и рейку 9. При этом пружина в постоянно отжимает суппорт вправо, поджимая ролик толкателя 8 к кулачку. Для смены рабочей позиции головки 13 необходимо быстро отвести суппорт вправо, что обеспечивается кривошипным механизмом 12, 11. В самом начале поворота кривошипа кулачок 3 через рычаг 5 выводит из гнезда фиксатор 4, позволяя осуществить поворот револьверной головки мальтийским механизмом (крест 1, водило 2). Весь суппорт с широким зубчатым колесом получает возвратно-поступательное движение относительно неподвижного в осевом направлении колеса z = 84. После смены рабочей позиции головки и подвода нового инструмента к заготовке инструмент начинает резание за счет перемещения револьверного суппорта от кулачка 7.

Суппорты 3 и 7 автомата (рис. 105) перемещаются от реек, приводимых в поступательное движение зубчатыми секторами 4 и 6 по прямоугольным направляющим станины 6 (см. рис. 102) или кронштейнов верхней передней части шпиндельной бабки 3 автомата. Зубчатые секторы получают движение от распределительного вала 5 с кулачками (рис. 105). Горизонтальные (нижние) суппорты имеют повышенную жесткость в сравнении с вертикальными и служат для выполнения наиболее нагруженных операций обработки. На вертикальных суппортах выполняют отрезку детали, проточку мелких канавок, снятие фасок и т. п. Передний горизонтальный суппорт 7 несет на себе продольный суппорт 2, что расширяет возможности автомата. Он перемешается по продольным направляющим параллельно оси шпинделя при продольной обточке. На переднем поперечном суппорте имеются копирные планки, между которыми перемещается ролик 1 приспособления для проточки конусов или простейших фасонных поверхностей.

Рассмотрением этой группы узлов ограничим знакомство с автоматом.

Многошпиндельные токарные полуавтоматы выполняются с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделей. Число шпинделей от 4 до 12 (чаще 4, 6 и 8). Заготовками служат или куски проката, или отдельные отливки, штамповки, поковки. На этих полуавтоматах осуществляется точение, сверление, нарезание резьбы, развертывание, протачивание канавок и т. п.

Одна из позиций полуавтомата является загрузочной, а в других ведется обработка поверхностей заготовки: всех (полуавтоматы параллельного действия) или части их (полуавтоматы последовательного действия). Каждая рабочая позиция обслуживается группами поперечных и продольных суппортов, причем последние могут быть объединены в единую конструкцию с одним приводом подачи. В ряде позиций на продольных суппортах устанавливаются инструментальные головки с отдельным приводом главного движения. Заготовки зажимаются гидравлически в кулачковых или цанговых патронах.

Полуавтоматы параллельного действия (рис. 106,а) по существу представляют собой объединение ряда изолированных одиошпиндельных станков. Суппорты каждой группы могут вступать в работу постепенно или одновременно. В первом случае карусель непрерывно вращается относительно колонны с кулачком, а во втором случае поворот ее осуществляется сразу на угол, зависящий от числа шпинделей станка (45% 60° и т. д.).

Количество позиций полуавтоматов последовательного действия (рис. 106, б) позволяет осуществлять параллельную обработку двух одинаковых или разных деталей одновременно.

Рассмотрим в качестве примера принцип работы и основные узлы вертикальных полуавтоматов мод. 1К282 и 3283 с восемью шпинделями.

Рабочее пространство станка (рис. 107) включает восемь секторов-позиций. Каждую из позиций, кроме загрузочной, можно рассматривать как станок, связанный с другими управлением, базовыми деталями, общим приводом. На станке используется пять основных типов суппортов: вертикальный 1, с расточной головкой 2, универсальный 3, параллельного действия 4 и с приводом сверлильной головки 5. Кроме того, имеются специальные суппорты и многошпиндельная сверлильная головка. Суппорты монтируются на направляющих колонны в соответствии с технологическим процессом обработки конкретной заготовки (или заготовок).

На литой колонне 1 (рис. 108) с восьмигранной верхней и конусообразной нижней частями смонтированы направляющие типа “ласточкин хвост”, по которым перемещаются суппорты 8. На нижней закаленной поверхности колонны центрируется поворотный шпиндельный стол 9 со шпинделями и патронами для зажима заготовок. Через полость колонны проходят рабочие валы 7 цепи главного привода и тяга 2 привода синхронизаторов и тормоза. На верхнем торце колонны размещен верхний блок с редуктором 3 главного привода, электродвигателем 4, семью коробками подач 5 и командоаппаратами позиций 6. Командоаппарат служит для управления рабочими и холостыми ходами суппорта в автоматическом и наладочном режимах работы.

Нижний блок на чашеобразном основании 11 содержит синхронизаторы 10. Они обеспечивают безударное соединение шпиндельной группы с главным приводом после каждого поворота шпиндельного стола, поскольку шпиндели должны иметь частоту вращения той рабочей позиции, куда они поступили.

В загрузочной позиции происходит торможение шпинделя, завершившего обработку.

После разгрузки этого патрона и установки новой заготовки шпиндель растормаживается и переходит в рабочую позицию. Вертикальный суппорт имеет наиболее жесткую конструкцию и используется для продольного точения, растачивания, сверления и т. п. Универсальный суппорт позволяет вести обработку последовательно с вертикальной и наклонной или поперечной подачей. Суппорт параллельного действия служит для одновременной обработки двумя группами инструментов: одной как с вертикального суппорта, другой -- как с универсального, но с поперечной подачей. Суппорт с приводом сверлильной головки применяется для обработки нецентральных отверстий. Расточная головка позволяет вести обработку центральных отверстий диаметром от 20 до 100 мм.

Техника безопасности при работе на токарных автоматах и полуавтоматах. Здесь сохраняют силу требования, изложенные для токарных, карусельных и револьверных станков. Токарные автоматы и полуавтоматы по сравнению с универсальными токарными станками имеют значительно большую производительность обработки, а, следовательно, повышенную интенсивность образования стружки, представляющей потенциальную опасность для работающих. Это предъявляет повышенные требования к образованию транспортабельной, разделенной на мелкие куски стружки, в силу чего геометрия и конструкция режущих инструментов должны обеспечивать устойчивое завивание и ломание стружки. Конструкция станков должна предусматривать легкое удаление образовавшейся стружки из зоны резания и удаление от станка. Последнее обеспечивается транспортерами станков и транспортной системой цеха.

Зоны обработки станков с вертикальной компоновкой шпинделей и шпиндельных блоков должны иметь закрытия и щиты, надёжно предохраняющие окружающих от стружки и от соприкосновения с вращающимися заготовками и зажимными устройствами.

Автоматы горизонтального типа, работающие с прутковой заготовкой, должны иметь ограждения для каждого прутка и для всего их пучка. Ограждения должны препятствовать случайному контакту наладчиков и рабочих с вращающимися прутками, но вместе с тем не должны создавать дополнительный шум. Снижению шума в значительной степени способствует размещение внутри кожухов винтовых пружин переменного диаметра навивки.

Особую роль в обеспечении безопасной работы на высокопроизводительных станках играют правильная организация хранения возле станков межоперационных заделов и готовых деталей, содержание рабочего места в должном порядке.

Литература

Кореняко А.С. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин.- К., Вища школа, 1970г.

Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин.- М., Наука, 1988г.

Методические указания к курсовому проектированию по теории механизмов и машин.-Харьков.ХПИ., 1990г.