XII. Конструкция и наладка горизонтального многошпиндельного полуавтомата на примере 1Б 240-6К

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. 50) 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.50, 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 позиции. Это позволяет последовательно обрабатывать заготовки простых деталей на половине позиций и снимать с автомата за цикл работы сразу две готовые детали.

Рис.50. Общий вид шестишпиндельного токарного автомата.

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.

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

Технические характеристики многошпиндельных токарных автоматов Таблица 3.5

Рис 51 Кинематическая схема шестишпиндельного автомата 1Б240-6К.

Цепь главного привода от электродвигателя 1 вращение передает­ся через клиноременную передачу со шкивами 2-3, зубчатые колеса 4-5, а, б, 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 разными кинематическими 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 шпинделя с метчиком или плашкой. При этом муфта 28 должна быть выключена.

Уравнение кинематического баланса

откуда

При отключении муфты 33 и включении муфты 28 инструментальный 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 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.