Многошпиндельные токарные автоматы

Многошпиндельные горизонтальные токарные автоматы, как и одношпиндельные, предназначены для изготовления различных деталей из труб и калиброванных прутков круглого, квадратного или шести­гранного сечения из различных марок стали и цветных сплавов.

Они могут иметь четыре, шесть (рис. 3.22) или восемь шпинделей 6, расположенных по окружности в едином шпиндельном блоке 1 и получающих вращение с одинаковой частотой от главного привода через вал 3 и общее центральное колесо 7. Периодическим поворотом шпин­дельного блока шпиндели переводятся из одной позиции в другую.

Режущие инструменты устанавливаются на индивидуальных для каждой позиции поперечных суппортах 2 и на общем для всех позиций продольном суппорте 5, перемещающимся по направляющей гильзе 4. Этот суппорт выполнен в виде многогранника с числом граней, равным количеству позиций, на которых и располагаются державки с инстру­ментами.

Обработка заготовки производится различными группами режущих инструментов при последовательном прохождении шпинделя через все позиции автомата. На последней позиции происходит отрезка готовой детали и подача прутка для изготовления следующей детали.

Все операции технологического процесса разделяются и группируют­ся по позициям так, чтобы время их выполнения на каждой позиции было одинаковым и минимальным. Обработка ведется одновременно на всех позициях и поэтому готовая деталь будет сниматься с автомата после каждого поворота шпиндельного блока на одну позицию.

В отличие от одношпиндельных автоматов, холостые ходы здесь выполняются не последовательно, чередуясь с рабочими ходами, а все сразу и кроме того при ускоренном вращении распределительного вала. Этот принцип обеспечивает более высокую производительность обра­ботки.

Автоматы, на которых заготовки обрабатываются по схеме на рис. 3.22, получили название автоматов последовательного действия. Восьмишпиндельные автоматы этого типа имеют две позиции, на кото­рых может производиться подача и зажим материала и, соответствен­но, поворот шпиндельного блока может осуществляться сразу на две

Рис. 3.23. Общий вид шестишпиндельного токарного автомата.

позиции. Это позволяет последовательно обрабатывать заготовки простых деталей на половине позиций и снимать с автомата за цикл работы сразу две готовые детали.

Шестишпиндельные автоматы также могут выпускаться для парал­лельной обработки двух потоков заготовок, однако в отличие от восьмишпиндельных они не могут быть перенастроены на однопоточный режим.

В автоматах параллельного действия заготовки на всех позициях обрабатываются только одной группой инструментов и поэтому за цикл работы на них получают столько готовых деталей, сколько рабочих позиций имеет автомат. Назначение и область их применения те же, что и у одношпиндельных фасонно-отрезных автоматов.

В настоящее время в промышленности эксплуатируется большая гамма отечественных многошпиндельных автоматов (см. таблицу 3.5), Несмотря на большое разнообразие моделей и модификаций много­шпиндельных автоматов, их устройство и компоновка практически одинаковы (см. рис. 3.23).

Основные узлы автомата крепятся на станине 1, которая одновре­менно является резервуаром для смазки и охлаждающей жидкости. Станина, передняя стойка со шпиндельным блоком 4 и поперечными суппортами 8, траверса 5 с распределительным валом и задняя стойка 6 с коробкой передач образуют замкнутую раму, обеспечивающую высо­кую жесткость всей конструкции. Вращение шпинделям передается от коробки передач центральным валом, проходящим внутри цилиндриче­ской направляющей продольного суппорта 7. Направляющие трубы 3 с прутками поддерживаются дополнительной стойкой 2.

На рис. 3.24 приведена кинематическая схема шестишпиндельного автомата мод. 1Б240-6К, состоящая из нескольких кинематических цепей.

 

							Таблица 3.5
Технические	характеристики многошпиндельных токарных автоматов
Параметры		1216-4К	1Б240-4К	1Б290-4К	1216-6К	1Б240-6К	1Б290-6К
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм
Наибольшая длина подачи прутка, мм
Число шпинделей
Наибольший ход поперечных суппортов, мм:
нижних	40,
верхних
заднего среднего	-	-	-
отрезного	-	-	-
Наибольший ход продольного суппорта, мм
Частота вращения шпинделей, мин-1	279-1995	125-1230	50-508	370-2650	140-1600	70-660
Наибольшая подача, мм/об:
продольного суппорта	1,7	6,6	8,4	1,7	6,6	5,9
поперечных суппортов	0,4	0,33	2,0	0,4	3,3	1,4
Длительность быстрого хода,с	1,5	2,5	3,7	1,5	2,0	3,7
Мощность главного привода, кВт	7,5		30-40	7,5		30-40
Масса, кг

Цепь главного привода: от электродвигателя 1 вращение передает­ся через клиноременную передачу со шкивами 2-3, зубчатые колеса 4-5, а, Ь, с, d на центральный вал IV и далее через колеса 6-7 одновременно шести рабочим шпинделям XXI.

Частота вращения шпинделей определяется следующим уравнением кинематического баланса:

откуда формула настройки гитары а, b,с,d

Привод вращения распределительного вала осуществляется тремя разнымикинематическими цепями, соответственно, во время рабочего хода, холостого хода и при наладке автомата.

При рабочем ходе он приводится во вращение от центрального вала IV через зубчатые колеса 8-9, е,f, g, h, 10-11, электромагнитную муфту 12, колеса 13-14, 15-16 и червячную передачу 17-18. Частота его вращения при этом определяется следующим уравнением кинема­тического баланса:

Откуда формула настройки гитары с учетом аналогичной формулы предыдущей гитары будет

При холостом ходе включается муфта 19, а муфта 12 выключается и распределительный вал получает быстрое вращение по укороченной цепи от вала I через зубчатые колеса 20-21, 15-16 и червячную пере­дачу 17-18. Частота ускоренного вращения распределительного вала равна

При постоянных кулачках угол поворота распределительного вала при выполнении холостых ходов всегда один и тот же и равен для данного автомата 215° (см. ниже рис. 3.31). Таким образом, продолжи­тельность холостого хода составляет

Переключение муфт 12 и 19 осуществляется кулачками командо-аппарата, барабан которого закреплен на валу XVIII, получающем вращение непосредственно от распределительного вала через колеса 42-43-44-45 с общим передаточным отношением 1:1. По окончании холостого хода распределительный вал резко затормаживается до ско­рости рабочего вращения путем подачи на электромагнитную муфту 12 удвоенного напряжения.

При наладке автомата распределительный вал приводится во вра­щение от отдельного электродвигателя 22 через зубчатые колеса 23-24-25. электромагнитную муфту 26, колеса 15-16 и червячную передачу 17-18. При этом муфты 12 и 19 выключены, а затормажива­ние распределительного вала до полной остановки осуществляется муфтой 27. При необходимости распределительный вал можно повер­нуть вручную с помощью ключа за конец вала червяка 17.

Привод вращения резьбонарезного шпинделя (см. дополнительную схему) включает две цепи - нарезания и свинчивания, переключение которых осуществляется электромагнитными муфтами 28 и 33. В обо­их случаях резьбонарезной шпиндель вращается в одном направлении с рабочим шпинделем и нарезание происходит: за счет отставания инст­румента от заготовки (правая резьба), тогда переключением на другую цепь с быстрым вращением инструмента обеспечивается свинчивание; за счет обгона инструментом заготовки (левая резьба), тогда для свин­чивания используется цепь с меньшей частотой его вращения.

Разность между частотами вращения шпинделей заготовки (n_шп) и инструмента (n_ин) соответствует частоте вращения инструмента, определяемой скоростью резания при резьбонарезании (n_рез), то есть

.

При правой резьбе цепь нарезания проходит от центрального вала IV, через колеса i,j,k,l, электромагнитную муфту 33, колеса 34-35, 29-30, 31-32 до приводной втулки XIX резьбонарезного шпинде ля с метчиком или плашкой. При этом муфта 28 должна быть выключена. Уравнение кинематического баланса I

откуда

При отключении муфты 33 и включении муфты 28 инструменталь-ный шпиндель начнет вращаться с частотой свинчивания (n_ин,_св) от цепи: центральный вал IV, колеса i,j, муфта 28, колеса 29-30, 31-32 и 1 втулка XIX.

При этом уравнение кинематического баланса будет

Откуда

Из приведенных формул настройки пар сменных колес следует, что частоты вращения инструмента при свинчивании и нарезании правых резьб соотносятся как

 

а для левых резьб такое cоотношение имеет место между частотами, наоборот, при нарезании и свинчивании инструмента. При нарезании резьбы самооткрывающейся головкой настраивается только цепь наре­зания.

Привод вращения быстросверлильного шпинделя осуществляется по цепи от центрального вала IV, через колеса 37-38, 39-и на приводную втулку XIX, передающей вращение инструментальному шпинделю с закрепленным в нем сверлом. Инструмент и заготовка вращаются навстречу друг другу и частота вращения сверла (n_рез), определяемая скоростью резания, будет определяться суммой

.

Частота вращения быстросверлильного шпинделя (n_ин) определяется уравнением

Откуда число зубьев сменного колеса n равно

Привод вращения инструментального шпинделя при развертывании (см. дополнительную схему) обеспечивает вращение инструмента в одном направлении с заготовкой, но с меньшей скоростью, по цепи от центрального вала IV через колеса 37-40-41-p на приводную втул­ку XIX.

При этом n_рез - n_шп - n_ин, а число зубьев сменного колеса р равно

Привод шнекового транспортера для уборки стружки осуществля­ется от отдельного электродвигателя 59 через червячную передачу 60-61.

Основные узлы и механизмы автомата

Шпиндельный блок (рис. 3.25) представляет собой барабан, в расто­ченных отверстиях которого по окружности смонтировано шесть рабо­чих шпинделей с механизмами подачи и зажима прутков. Он уста­новлен в передней стойке на двух опорных поверхностях, к которым он после поворота прижимается рычагами механизма фиксации.

В качестве передней опоры шпинделей 10 применен двухрядный роликовый подшипник 13, задней - два радиально-упорных шарико­подшипника 8. Осевая нагрузка воспринимается упорным шарикопод­шипником 9. Опоры собраны с предварительным натягом.

В центральное отверстие блока запрессована круглая направляю­щая 15 продольного суппорта, внутри которой размещен центральный приводной вал. Зажим прутка осуществляется затягиванием в коничес­кую расточку шпинделя зажимной цанги 14 с помощью свинченной с-ней трубы 11 в результате поворота рычажков 5 от смещения влево муфты 7. При выходе больших плеч рычажков 5 на цилиндрический участок муфты 7 положение вилки 6 на направляющей скалке 17 фиксируется защелкой 16. Тарельчатые пружины 4 обеспечивают не­обходимое усилие зажима и выполняют одновременно функции упруго­го компенсатора, позволяющего зажимать прутки с переменным в пре­делах допуска диаметром.

Подача прутка производится перемещением подающей цанги 12, свинченной с трубой 2, кулачковым механизмом подачи прутка (на ри­сунке не показан) через обойму 3 с поддерживающим кольцом 1. Пере­мещение трубы с цангой вперед ограничивается диском 18, а выпаде­нию ее из шпинделя при отсутствии прутка препятствует диск 19.

Продольный суппорт (рис. 3.26) представляет собой шестигранную каретку 4, которая перемещается по пустотелой гильзе 7 и удержи­вается от проворота вокруг ее оси ползуном 6, скользящим по направ­ляющей планке 5, закрепленной на траверсе автомата. Клиньями 9 и 10 устанавливается окончательное положение граней каретки по отношению к рабочим шпинделям, а также регулируется рабочий зазор между ползуном 6 и планкой 5> Подача суппорта осуществляется рыча­гом 8 через шток 1, соединенным с кареткой 4 шарниром 3.

Такое соединение обусловлено перекосом гильзы 7 при подъеме шпиндельного блока перед его поворотом. Для точного позициониро­вания в крайнем рабочем положении применяется жесткий упор 2.

Привод подачи продольного суппорта (рис. 3.27) позволяет изменять величину рабочего хода при использовании постоянных кулачков на распределительном валу. Он включает: спаренный барабанный кула­чок 1, толкатели 2 и 4, рычаг 5, зубчатую колодку 6, шарнирно связан­ную с шатуном 3, рычаг 7 и тягу 8. Длина рабочего хода суппорта 9 настраивается перестановкой колодки 6 по зубчатому сектору рыча­га 5, который поворачивается вокруг осей О! иОг в зависимости от перемещения толкателей 4 и 2. Положение I соответствует началу быстрого подвода, положение II - началу рабочего хода и положе­ние III - началу быстрого отвода суппорта.

Рис. 3.28. Схема расположения поперечных суппортов.

 

 

Поперечные суппорты (рис. 3.28) шестишпиндельного автомата смонтированы: верхние 1 и 2 - на траверсе автомата, а средние 3 и 6 и нижние 4 и 5 - на торце корпуса шпиндельного блока. Средний попе­речный суппорт 6 предназначен для установки отрезного резца и по своей конструкции несколько отличается от остальных суппортов. Вблизи него расположен поворотный упор 7.

Подача суппортов осуществляется от индивидуальных кулачков, закрепленных на распределительном валу, причем для верхних суппор­тов они сменные, а для остальных - постоянные.

Механизм поворота шпиндельного блока показан на рис. 3.29. При ускоренном вращении распределительного вала 1 водило 3 с роликом 2 поворачивает четырехпазовый мальтийский крест на 90°, что обеспе­чивает через зубчатые передачи 60/50 и 80/144 поворот шпиндельного блока на 60°. Мальтийский крест и зубчатое колесо Z = 60 смонтиро­ваны на диске 5 и их взаимное угловое положение регулируется эксцентриком на оси 4, входящим в радиальный паз зубчатого колеса. Эта регулировка позволяет менять конечное положение шпиндельного блока после его поворота, что необходимо для наладки и дальнейшей надежной работы фиксирующего механизма.

В ложе шпиндельного блока выполнены карманы, в которые перед поворотом подается масло под давлением, и блок всплывает на 0,08-

 

 

Рис. 3.30. Механизм фиксации шпиндельного блока автомата мод. 1Б240-6К.

 

0,1 мм. Подъем блока контролируется индикатором 6, а два ролика 7 ограничивают его перемещение в горизонтальной плоскости как при подъеме, так и при его повороте. В зафиксированном положении шпин-

колеса Z= 144 регулируется экцендрическим цилиндрическим пояском колеса Z - 144 регулируется эксцентричными осями 8 и устанавливает­ся равным 0,02-0,03 мм.

Механизм фиксации шпиндельного блока приведен на рис 3 30 Его работа сблокирована с работой поворотного механизма так, что началу поворота шпиндельного блока предшествует его расфиксация, а после поворота следует фиксация его положения

На участке А фиксирующего кулачка 4 распределительного вала \ происходит поворот рычага 6 против часовой стрелки, в результате чего тягой 7 поворачивается рычаг 10, который через тяги 8 и 3 выводит нижние концы сначала рычага 11, а затем и рычага 1 из замков 12 шпиндельного блока. После этого происходит поворот блока во время которого ролик 5 скользит по цилиндрическому участку кулач­ка 4. В конце поворота шпиндельного блока кулачок 4 своим участ­ком Б поворачивает рычаг 6 по часовой стрелке и в таком же направ-

лении рычаг 10. Под действием пружин 2 и 9 рычаги 1 и 11 западают в очередные замки 12, осуществляя предварительную фиксацию шпин­дельного блока, при которой между опорными площадками рычага 1 и замка 12 образуется зазор 1-1,5 мм, настраиваемый механизмом пово­рота шпиндельного блоха. Окончательная фиксация происходит на участке В кулачка 4, при взаимодействии с которым рычаг 6 дополни­тельным поворотом рычага 10 опускает рычаг 11, в результате чего шпиндельный блок совершает поворот в обратном направлении (по часовой стрелке) до упора плоскости замка 12 в опорную площадку рычага 1.

Показанные на схеме регулируемые зазоры 4, 20 и 9 мм обеспечи­вают отмеченную выше последовательность работы рычагов 1 и 11, а также изменяют в нужном направлении усилия пружин во время фикса­ции и расфиксации шпиндельного блока.

Координация работы основных узлов и механизмов автомата в тече­ние одного цикла показана на циклограмме, приведенной на рис. 3.31. (Станочное оборудование автоматизированного производства. Т.2. Под ред. В.В. Бушуева. – М.: Изд-во «Станки», 1994.-656 с.)

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: