Токарные станки с ЧПУ.

Станок оснащен системой ЧПУ, которая обеспечивает управление по двум координатам, изменение частот вращения шпинделя и вели­чин подач, индексацию револьверной головки и нарезание резьбы по программе.

На валу / АКС свободно установлены зубчатые колеса 36, 30, 24 н электромагнитные муфты М_и М_г и М₃, при включении которых зубчатые колеса передают крутящий момент на вал II. На этом валу жестко установлены зубчатые колеса 14, 42, 30, 48, передающие вращение свободно установленным на валу III зубчатым колесам 56, 42, 24 и далее через электромагнитные муфты М₄,М_ь, М_в на вал III и затем на шпиндель. Таким ьбразом, АКС обеспечивает получение девяти автоматически переключаемых частот вращения.

Ручное переключение групповой передачи обеспечивает два диапазона частот вращения шпинделя: 35—560 и 100—1600 мин^-1. Поскольку шесть частот в указанных диапазонах совпадают по вели­чине, шпиндель фактически имеет двенадцать частот вращения.

Одновременным включением муфт М₄ ИМ_е осуществляется тормо­жение шпинделя (кинематический замок).

Движение подач. Приводы продольной и поперечной подач суп­порта могут иметь два исполнения. В первом исполнении в качестве двигателя, вращающего ходовые винты X и VIII, используют элек-трбгидравлический шаговый двигатель. Во втором исполнении ис­пользуют высокомоментный двигатель постоянного тока. В обоих случаях движение на винты передается через редуцирующую без­зазорную зубчатую передачу (малое зубчатое колесо установлено на валу двигателя). При применении высокомоментного двигателя постоянного тока на ходовых винтах VIII и X устанавливают дат­чики обратной связи.

33, 34 Токарно револьверные станки: компоновки, основные узлы, основной параметр, применяемые приспособления. Кинематическая схема станка мод. 1512. Особенности карусельных станков с ЧПУ.

Токарно-карусельные станки предназначены для обработки загото­вок преимущественно типа тел вращения (длина которых обычно не превышает диаметра) с диаметрами от 800 до 20000 мм и относятся к станкам токарной группы. Основным размером является наибольший диаметр обрабатываемой заготовки. Для этих станков характерным является вертикальная ось вращения планшайбы, благодаря чему ста­новится более безопасным и удобным закрепление тяжелых заготовок по сравнению с токарными и лоботокарными станками. Недостатком станков является плохой отвод стружки, а также переменный вылет инструмента, обусловленный особенностью обработки.

Компоновка станков

В зависимости от размеров и назначения станки выпускаются одно­стоечными или двухстоечными. Станки с диаметром обработки до 2 м выполняют, как правило, одностоечными (рис. 4.3, а-в). Ряд иностран­ных фирм выпускают станки до 3500 мм одностоечными. В зависимости от высоты заготовки Н станки имеют неподвижную (рис. 4.3, а) или подвижную (рис. 4.3, б) поперечину 1 (перемещается установочно). В первом случае высота Н заготовки значительно меньше диаметра D, а во втором - равна или даже несколько больше диаметра. Часто стан­ки с неподвижной поперечиной имеют один вертикальный суппорт 2 с револьверной головкой 3. Станки с подвижной поперечиной могут иметь дополнительно вертикальный 4 и горизонтальный 5 суппорты (рис. 4.3, б). Выпускаются также станки без поперечины (рис. 4.3, в). Здесь салазки 1 суппорта 2 перемещаются по вертикальным направля­ющим стойки 3.

Тяжелые и уникальные станки с диаметром обработки от 4 до 20 м выполняют одностоечными (рис. 4.3, г) и двустоечными (рис. 4.3, д). В них консоль 1 (поперечина 1 на рис. 4.3, д) и стойка 3 перемещаются установочно. Уникальные станки двустоечной компоновки могут иметь портал, перемещающийся в плоскости чертежа (рис. 4.3, д), что позволяет увеличить диаметр D заготовки. Одностоечные станки вы­полняются также с подвижным столом 5 и неподвижной стойкой 3. Основными преимуществами одностоечной компоновки являются зна­чительно меньшие масса, стоимость, занимаемая площадь, удобные за­грузка станка крупными заготовками и обслуживание, так как рабо­чая зона открыта для установки заготовки. На таких станках эффек­тивно используется боковой суппорт 4, который можно устанавли­вать на минимальном расстоянии от деталей. Недостатком станков является меньшая жесткость, особенно при точении вертикальным суппортом 2 деталей малого диаметра. Преимуществом двухстоечной компоновки является высокая жесткость несущей системы, позволяющая эффективно использовать два вертикальных суппорта 2 и 3.

Точность геометрической формы детали, скоростные и силовые ха­рактеристики, надежность работы станка в значительной степени оп­ределяются конструкцией стола, на котором закрепляется обраба­тываемая заготовка. У станков с диаметром обработки до 3000 мм используются опоры качения и гидростатические опоры; при 6ольших размерах предпочтение отдается гидростатическим направ­ляющим, обеспечивающим большую точность и виброустойчивость станка.

На рис. 4.6 приведена конструкция стола с опорами качения. Сред­ний диаметр D_cpподшипника выбирают равным примерно половине наибольшего диаметра обработки. Конструкция обеспечивает боль­шую окружную скорость и используется при диаметре обработки до 2500 мм.

Для повышения жесткости и виброустойчивости особенно при об­работке высоких заготовок предусматривают подшипник 5, с помо­щью которого создается предварительный натяг главного подшип­ника 7.

Обрабатываемая заготовка может закрепляться в тисках 4, а так­же на столах-спутниках, устанавливаемых на планшайбе 6. Для вос­приятия больших осевых усилий, возникающих в зацеплении косозу-бых колес 2 и 3, вал 9 установлен на конических роликоподшип­никах.

Конструкции столов с гидростатическими направляющими приведены на рис. 4.7. Замкнутые круговые гидростатические направляющие 1 и 2 (рис. 4.7, а), обеспечивающие высокую жесткость масляного слоя, применяются при диаметре планшайбы до 2 м. Более технологич­ными являются разомкнутые гидростатические направляющие 1, ис­пользуемые в тяжелых станках, с диаметром планшайбы до 12,5 м (рис. 4.7, б).

Наибольшее распространение в станках получил привод вращения планшайбы, осуществляемый через косозубые колеса 3 и 4.

Главный привод

В состав главного привода (вращения планшайбы) входят регулируе­мый электродвигатель и двух-, трехступенчатая коробка скоростей. Кроме того, для круговой подачи планшайбы, например при фрезе­ровании, предусматривают дополнительный привод (с выборкой зазора в кинематической цепи). Этот же привод используют для точного поворота планшайбы на заданную угловую координату.

В конструкции по рис. 4.6, двухступенчатая коробка скоростей рас­полагается в корпусе стола 8. Передача вращения от двигателя постоянного тока 1 к коробке скоростей и далее на планшайбу передается через плоскоременную передачу 10.

На рис. 4.8 показана схема двухступенчатой компактной планетар­ной коробки скоростей, передающей вращение с входного вала (от шкива 7) на зубчатый венец 2. Переключение ступеней осуществля­ется за счет перемещения гидроцилиндром 3 зубчатого колеса 5 с внут­ренним зубом. При его перемещении вниз и сцеплении с зубчатой муфтой 6 коробка скоростей работает в режиме зубчатой муфты (снижа­ется шум). При перемещении колеса 5 вверх и сцеплении его с непод­вижным колесом 4 работает планетарная передача с передаточным

отношением: i=Z₁/(Z₁+Z₂)== 1:4. Благодаря трем равномерно расположенным по окружности сателлитам 1 мощность передается по трем пото­кам и радиальные размеры коробки невелики.

Станки с диаметром обработки до 2500 мм чаще всего оснащают вертикальным суппортом (рис. 4.9) с четырех- или пятипозиционной револьверной головкой 1, имеющей автоматизированный поворот (смена инструмента) и зажим от двигателя 3. Инструмент закрепляется в револьверной головке вручную. Ось револьверной головки располага­ется горизонтально или для удобства размещения резцедержателей под углом α= 7 - 10° к горизонту.

Цилиндрические поверхности обрабатываются при вертикальном пе­ремещении ползуна 2 с помощью винтовой передачи 5 в направляющих 4 (см. вид Б) корпуса суппорта. Торцовые поверхности обрабатываются при горизонтальном перемещении салазок 6 по направляющим 7 и 9 поперечины от винтовой передачи 8.

В конструкции суппорта на рис. 4.9 направляющие поперечины час­тично разгружены от веса суппорта с помощью роликов 11 и тарель­чатых пружин 10. Обычно суппорты с револьверными головками не имеют поворота ползуна (его ось вертикальна). Для перемещения пол­зуна и суппорта применяются направляющие качения и комбиниро­ванные направляющие (качение-скольжение).

Взамен ползуна с револьверной головкой используются также суп­порты с резцедержателями. Такую конструкцию имеют станки с ус­тройством автоматической смены инструмента и все тяжелые станки.

Суппорты с ползунами, имеющие поперечные сечения в форме пря­моугольника, квадрата, восьмигранника, могут поворачиваться на тре­буемый от вертикали угол.

На рис. 4.10 показана конструкция суппорта, в котором как направ­ляющие 1 и 4 салазок, так и ползуна 10 выполнены на гидростатичес­ких опорах. Каждый карман (на ползуне их 16: по 8 на каждой опоре 8 и 9) питается от многопоточного насоса 6, подающего масло в каждый из карманов 0,2 л/мин. Движение суппорта по поперечине 5 осу­ществляется с помощью шариковой передачи 3, а перемещение пол­зуна 10 производится от высокомоментного двигателя 7, передающего вращение на шариковую гайку 4 (см. рис. 4.11).

В ползуне станка может автоматически устанавливаться и заме­няться как невращающийся инструмент (рис. 4.12, а), так и вращаю­щийся (рис. 4.12, б). В первом случае резцы 1 закрепляются в рез-цедержавке 2, а та, в свою очередь, с помощью тарельчатых пружин 5 и клинового зажима 3 фиксируется на ползуне. Разжим резцедержавки производится гидроцилиндром 4.

Схема закрепления в ползуне 6 вращающегося 9 инструмента приве­дена на рис. 4.12,6. Резцедержатель 2 с не вращающимися резцами 1 за­крепляется с помощью четырех гидроцилиндров 4 и клиновых механиз­мов. Базирование резцедержавки осуществляется по цилиндрическомупояску 3. Вращающийся инструмент 9 (фрезы и др.) закрепляется в шпинделе 7 с помощью цангового зажима 5, а момент передается шпонками 8.

Для расширения технологических возможностей станки оснаща­ют сменными фрезерными, шлифовальными и другими головка­ми, которые закрепляются на ползуне с помощью зубчатой муф­ты или как резцедержавка с невращающимся инструментом по рис. 14.12, б.

На рис. 4.13 показана угловая фрезерная головка с управляемой ко­ординатой (перпендикулярно направляющим поперечины). Головка устанавливается в ползуне 7 и закрепляется коническим кольцом анало­гично рис. 4.12, а. Вращение на рабочий шпиндель 10 передается от шпинделя 8 ползуна через шпонку 5 на гильзу 9 и далее через спе­циальную муфту 4 (см. схема I). С помощью этой муфты (двойной кривошип) вращение передается на фланец 3 и далее через конические колеса на рабочий шпиндель 10. Муфта 4 передает вращение от гильзы 9 на фланец 3 при перемещении головки 1 в направляющих 2 в пределах ±150 мм. Перемещение головки 1 производится от высокомо-ментного двигателя 11 (см. А-А) шариковым винтом 12.

Схема шлифовальной головки 1 с встроенным в корпус электро­двигателем 2 приведена на рис. 4.14.

На рис. 4.5 показана кинематическая схема двухстоечного токарно-карусельного станка с ЧПУ с диаметром обработки 6300 мм мод. 1А550Ф4.

Привод главного движения и привод круговой подачи планшайбы объединены в одном механизме 7. Работа главного привода обеспечи­вается при включении в работу двигателя Ml(при положении зубча­того колеса как показано на схеме). В этом случае обеспечивается равномерное распределение нагрузки между двумя выходными колеса­ми 8 и 12 за счет "плавающего" шевронного колеса 11 (в гидроцилиндр

масло не подается). Для работы в режиме круговой подачи колесо 9 перемещается вверх, и в работу включается двигатель при­вода подачи М2. Одновременно в гидроцилиндр 10 подается под давлением масло, и за счет осевого перемещения шевронного колеса

выбирается зазор в зацеплении колес 8 и 12 с венцом (Z= 315). На станке предусмотрен как токарный 6, так и фрезерно-расточной 4 суп­порты. Установочное движение поперечины осуществляется механиз­мом 5. Для расширения технологических возможностей предусмот­рены угловая фрезерная головка 2 и шлифовальная головка 1, кото­рые с целью облегчения их смены устанавливаются на поворотном магазине 3.

35 Одношпиндельные токарные автоматы: назначение, компоновка. Основные узлы, системы управления, применяемые приспособления. Кинематическая схема токарно-револьверного автомата мод. 1Е140

Токарно-револьверные автоматы предназначены для изготовления деталей из различных сталей и цветных металлов и сплавов по 9-11-му.квалитетам. Обработка на них ведется из холоднотянутого кабиро- Iванного круглого, квадратного и шестигранного пруткового материала. 1 В отличие от автоматов продольного точения шпиндельная бабка 1 токарно-револьверного автомата (рис. 3.15) не имеет осевого пере­мещения. Шпиндель 2 обеспечивает более быстрое левое вращение, при котором выполняется большинство рабочих операций, и медленное правое вращение, при котором производят нарезание резьбы, развер­тывание и некоторые другие операции. Кроме поперечных суппортов 3, токарно-револьверные автоматы имеют один продольный револь­верный суппорт 5, на котором установлена поворотная шестйпози-ционная(I-VI) револьверная головка 4 с инструментами для обработки с продольной подачей. В одной позиции револьверной головки уста­навливается регулируемый упор 6, ограничивающий величину подачи прутка 7.

Все токарно-револьверные автоматы однотипны по компоновке и имеют практически одинаковое устройство (рис. 3.16). В основании 4 автомата размещены системы смазки и охлаждения, а также коробка скоростей. Сверху к основанию крепится станина 6, на которой смон­тирована шпиндельная бабка 1 с расположенным на ней специальнымкронштейном для одного или двух вертикальных поперечных суппортов и которая имеет продольные и поперечные прямоугольные направляющие для револьверного суппорта 3 с шестипозиционной го­ловкой 2 и двух горизонтальных (переднего и заднего) поперечных суппортов. На рисунке поперечные суппорты закрыты ограждением 5.

На рис. 3.17 показана кинематическая схема токарно-револьверного автомата мод. 1Е140П, отличительными особенностями которого яв-ляютея: наличие дополнительного продольного суппорта, цепь уско­ренного вращения распределительного вала на холостом ходу и приме­нение для всех рабочих и вспомогательных движений в цикле обра­ботки общего электродвигателя. Вращение шпинделя VI автомата (главное движение) осуществляется от двигателя М через цепь, вклю­чающую: передачу зубчатым ремнем со сменными шкивами, автомати­ческую коробку скоростей (валы I-V) со сменными колесами a/b и передачу зубчатым ремнем 24/24.

Основные узлы автомата

Шпиндельная бабка автомата мод. 1Е140П показана на рис. 3.18. Пустотелый шпиндель 12 установлен на двух опорах. Передней опорой служит двухрядный роликовый подшипник 11, а задней - два радиаль- но-упорных шарикоподшипника 2. Опоры собраны с предварительным натягом. На шпиндель насажен приводной шкив 1.

Внутри шпинделя помещена подающая труба 19, в правый конец которой ввернута подающая цанга 15, постоянно сжимающая пруток за счет сил упругости.

Левый конец трубы через подшипник 21 связан с салазками 20, которые могут перемещаться по направляющим 27 кронштейна 28. За один оборот барабанного кулачка 26, рычаг 25 совершает одно ка­чание, которое через сухарь 24 и гайку 23 сообщает салазкам с трубой и цангой один двойной ход. Длина хода, а следовательно, и величина подачи прутка регулируется винтом 22.

В отверстии переднего конца шпинделя установлена конусная втул­ка 14, в которую вставлены пружина 10 и сменная зажимная цанга 13. Пружина сжатия 10 упирается одним концом в торец зажимной цанги, а другим - во внутренний бурт конусной втулки и постоянно стремится сдвинуть конусную втулку влево, освобождая
цангу и разжимая пруток. Для зажима прутка конусная втулка должна сместиться вправо с помощью более жестких тарельчатых пружин 3, нажимающих через гайку 4, стакан 5, оси 9, три рычага 8 и втулку 16 на торец конусной втулки. Положение конусной втулки, представленное на рис. 3.18, со­ответствует процессу обработки, когда пруток в цанге зажат.

Для разжима прутка барабанный кулачок 17, установленный на одном валу с кулачком 26, должен повернуть рычаг 18 и сместить муфту 6 вправо. Ролики 7, утопленные в стакан 5, получат возмож­ность выйти из него в выточку муфты, а рычаги 8 повернуться вокруг своих осей 9. Это происходит под действием пружины 10, сдвигающей втулку 14 влево, которая через втулку 16 нажимает на короткие плечи рычагов 8.

Взаимное расположение профильных кривых на кулачках 17 и 26 обеспечивает следующую последовательность работы подающей и зажимной цанг.

При перемещении подающей цанги 15 влево она скользит по прутку, который удерживается зажимной цангой 13. После раскрытия цанги 13 подающая цанга 15 с прутком движется вправо до встречи с упором (качающимся или установленным в револьверной головке). От удара прутка об упор возможен его отскок и поэтому ход салазок 20 настраи­вается большим по сравнению с требуемым вылетом прутка, чтобы при дальнейшем перемещении цанги был обеспечен контакт прутка с упором. После этого и происходит зажим прутка.

Автоматическая коробка скоростей, примененная в главном приводе автомата мод. 1Е140П, является нормализованным узлом (АКС-206- 63-11). Ее конструкция описана в т. 1, § 5.3 настоящего учебника (см. рис. 5.41).

Поперечные суппорты (рис. 3.19) токарно-револьверного автомата перемещаются от кулачков распределительного вала через рычаги 7, 8, 13, 14 и др. с зубчатыми секторами, имеющими для всех суппор­тов передаточное отношение 1:1.

На переднем горизонтальном суппорте 1 имеются продольные на­правляющие, в которых тягой 12 от отдельного кулачка перемещается параллельно оси шпинделя дополнительный продольный суппорт 6. Если он в работе не используется, его жестко закрепляют на призме переднего поперечного суппорта враспор винтом 10 и гайками 9.

Продольный суппорт расширяет технологические возможности автомата. На рис. 3.20 приведен пример использования суппорта при обработке конусов с помощью установленного на нем специального приспособления (показано штрихпунктирными линиями). При продоль­ном перемещении суппорта 6 ролик 2 скользит по пазу между копирными планками 11, установленными на поперечном суппорте 1 и повер­нутыми на заданный угол. В результате ползуну 4 с резцом одновре­менно сообщается поперечная подача по направляющим приспособле­ния и таким образом обтачивается конус. Ползун с резцом устанав­ливают на требуемый размер винтом с лимбом 3, предварительно осла­бив винты 5.

Продольный суппорт с револьверной головкой наиболее распростра­ненной конструкции показан на рис. 3.20. Она обеспечивает рабочие ходы суппорта 18 от кулачка 12, а также быстрый отвод- подвод суппорта на расстояние, не зависящее от перепада радиусов на кулач­ке 12 и достаточное для того, чтобы исключить столкновение инстру­ментов с обрабатываемой заготовкой при смене позиций револьверной головки.

При рабочем ходе суппорта поворот рычага 13 с зубчатым сектором 11 от кулачка 12 вызывает перемещение пустотелой рейки 14 с распо­ложенной внутри и жестко связанной с ней штангой 15 и далее шатуна 16 и кривошипа 17, вал 3 которого с подшипниками установлен непос­редственно в корпусе суппорта. Положение суппорта можно регулиро­вать смещением штанги 15 относительно рейки 14 с помощью резь­бовой втулки 9 с контргайкой 8. Пружина 10 обеспечивает обратный -ход суппорта, осуществляя силовое замыкание кулачкового механизма.

Поворот револьверной головки 1 на 1/6 оборота совершается за один оборот вала 3, на котором установлены кулачок 4 фиксатора 2 револьверной головки и диск 5 с расположенным на торце поводком (на рис. 3.20 не виден) мальтийского креста. Вращение валу 3 передается от вспомогательного вала зубчатыми передачами 7 и 6.

Цикл поворота револьверной головки осуществляется следующим образом (рис. 3.21): в начале кривой спада на кулачке 6 (позиция I) подается команда на включение однооборотной муфты на вспомога­тельном валу и валик 2 начинает вращательное движение, выводя кривошипно-шатунный механизм из мертвого положения, при котором суппорт находился на расстояниях L_xи соответственно, от торца шпинделя и заднего жесткого упора.

Под действием пружины 7 суппорт с поворачивающимся кривошип­ным валиком 2 отходят назад до упора (позиция II) и шатун 3 с рейкой 4 начинают двигаться вперед, отрывая ролик рычага 5 от кулачка 6. В это время происходит расфиксация головки и начинается ее поворот (позиция III), по завершении которого (позиция IV) онадолжна быть вновь зафиксирована. При повороте головки кривошипно- шатунный механизм проходит второе мертвое положение, после кото­рого направление смещения рейки 3 с шатуном 4 изменится на обрат­ное и будет продолжаться до тех пор, пока ролик рычага 5 не опус­тится на кулачок 6 (позиция V).

Завершая оборот, валик 2 давит через шатун на неподвижную рей­ку и осуществляет перемещение суппорта вперед в исходное положе­ние (позиция VI). Новые расстояния L₂и а₂ связаны с предыдущими значениями L₁и а₁ зависимостью L₁+ а₁=L_г + а_г = L₀, а максимальное расстояние, на которое может быть отведен суппорт, равно двум радиусам кривошипа. Продолжительность цикла поворота револьвер­ной головки автомата мод. 1Е140П составляет одну секунду.