§ 201. Токарные автоматы и полуавтоматы

Автоматами называются станки, на которых после их наладки обра­ботка деталей происходит без участия рабочего. В обязанности рабочего входит периодическая загрузка станка материалами (прутками, заготов­ками) и наблюдение за работой.

Полуавтоматами называются станки, у которых все движения автома­тизированы, кроме установки заготовки и снятия готовой детали, произво­димых рабочим.

Все автоматы и полуавтоматы подразделяются на одношпиндельные и многошпиндельные, горизонтальные и вертикальные.

Точность обработки и чистота поверхности при работе на автоматах и полуавтоматах несколько ниже, чем при обработке на револьверных стан­ках. С другой стороны, производительность этих станков значительно выше, чем револьверных станков, что объясняется автоматизацией всех движений и сокращением времени холостых ходов.

Одношпиндельные токарные автоматы

Автоматы эти подразделяются на револьверные, фасонно-отрезные и фасонно-продольные.

Револьверные автоматы — это автоматизированные револь­верного типа станки для изготовления деталей из пруткового материала. Они обычно имеют продольный суппорт с револьверной головкой и два-три поперечных суппорта.

Пример обработки винта на таком станке приведен на фиг. 353.

Фасонно-отрезные автоматы служат для поперечной обра­ботки (фасонного обтачивания, подрезания торцов, отрезания) пруткового материала. Станки эти имеют поперечные суппорты и работают согласно схеме на фиг. 354, а

Примером работы фасонно-отрезного автомата служит обработка ролика, показанная на фиг. 354, б.

Фиг. 353. Обработка винта на одношпиндельном револьверном автомате:

а — подача прутка / до упора / и зажим материала; 6 — предварительная обточка (резец 2); в — чистовая обточка (резец 4), снятие фаски (резец 5); г — нареза­ние резьбы (плашка 6); д — отрезка (резец 7); II—го­товая деталь

Фиг. 354.

а—принципиальная схема фасонно-отрезного авто* мата; б — операции обработки ролика на фа­сонно-отрезном автомате; / — подача прутка до упора; 2 — фасонная поперечная обточка; 3 — отрезание.

Некоторые модели подобных автоматов оборудуются дополнительным продольным суппортом, несущим сверла и другие инструменты.

Фасонно-продольные автоматы работают по схеме на фиг. 355, а. В этом случае пруток 4, вращающийся вместе со шпинделем 2 от шкива 3, получает продольную подачу в результате перемещения шпин­дельной бабки 1.

Пруток пропускают через люнетную втулку 7, закрепленную в непо­движной стойке 8. Резцы, установленные в поперечных суппортах 5 и 6, могут получать радиальную подачу, или оставаться неподвижными. При продольной обточке суппорт с резцом остается неподвижным, в случае же поперечной обточки шпиндель­ная бабка прекращает свое про­дольное перемещение. Станок имеет четыре поперечных суп­порта. Пример обработки детали на этом автомате показан на фиг. 355, в— ж.

Одношпиндельный револьверный автомат

Общий вид одношпиндельного револьверного автомата модели 1136 пока­зан на фиг. 356. Шпиндельная бабка / установлена на станине 2. От флан­цевого электродвигателя 3 вращение передается в коробку скоростей 4, от которой через внутренние цепные передачи приводится во вращение шпин­дель 5.

Продольный суппорт 6 с револьверной головкой 7 и поперечные суп­порты 8 получают движение от кулачков на распределительных валах П.

М уфты подачи 9 и зажима 10 прутка обеспечивают подачу и зажим прутка, проходящего через полый шпиндель 5; задний конец прутка поддерживается стойкой 12. За один оборот распределительного вала 11 про­исходит полная обработка детали.

На фиг. 357 показана кинематическая схема станка.

Главное движение — вращение полого шпинделя XV с прохо­дящим внутри прутком — осуществляется электродвигателем 3 через валы /, // и ///, сменные зубчатые колеса г_а и г_ь, цепные передачи Л я П. При каждой паре сменных зубчатых колес шпиндель получает по две скорости вращения в одну и другую сторону с соотношением чисел оборотов п, :п ₂ : п₃: п₄ = 1 : 2 : 2,5 : 5.

Фиг. 356. Общий вид одно шпиндельного револьверного автомата.

Переключение муфты М₁ влево сообщает шпинделю ускоренное вращение, вправо — замедленное. Муфта М₂ служит для реверсирования шпинделя.

Передача движения подачи к суппортам С_ъ, С₂, С₃ (фиг. 357, б — г) осуществляется от вала / через валы //, V, VI, VII, гитару сменных колес (z₁/z₂)*(z₃/z₄) на вал IX, первый распределительный вал X и второй распределительный вал XI. На валу X закреплен дисковый кулачок /С₄, который через рычаг 19 и рейку 17 перемещает продольный суппорт с револь­верной головкой РГ. На валу XI посажены три дисковых кулачка: Кз — для передачи движения (через рычаги 10) верхнему поперечному суппорту, К₂ —Для заднего поперечного суппорта (через рычаги 9), К₁ —для перед­него поперечного суппорта (через рычаг 8).

Вспомогательные операции на станке осуществляются автоматически при помощи упоров, закрепляемых на барабанах, смонти­рованных на валу XI: БР (барабан реверсирования), БЗ (барабан зажима), БП (барабан поворота револьверной головки). Барабан БР, действуя левым упором У₁ на рычаг 3, включает муфту M₄, что создает вращение цилиндри­ческого кулачка Б_г, который рычагом 4 переключает муфту М₂ и, следова­тельно, шпиндель XV на обратный ход. Соответственно правый упор У₂ барабана БР через рычаг 7, муфту М₅, кулачок Б_г, рычаги 5 и 6 переключает муфту М₁. Упор У₈ барабана БЗ поворачивает рычаг 11, включая муфту M₆, и тем самым через зубчатую передачу 36/72 осуществляет вращение третьего вспомогательного вала XII с цилиндрическими кулачками Б₃ и Б₄.

Кулачок £₄ через рычаг 2 действует на патрон ПЗ для зажима прутка, а кулачок Б₃ через рычаг / перемещает пруток вправо посредством подаю­щего патрона ПП. На боковой стороне барабана БП устанавливаются шесть боковых переставных упоров У₄, У₅> У₆, У₇. У₈ У₉- За один оборот распре­делительного вала XI каждый из шести упоров повернет рычаг 12, включающий муфту М₇. В результате через зубчатую передачу (57/76)*(76/38)*(23/46) повернутся вал XIV, диск 13 с пальцем 14, мальтийский крест МК (с шестью пазами) и револьверная головка РГ. Таким образом, револьверная головка РГ авто­матически периодически поворачивается с целью ввода в работу новых инструментов. Муфты на валу VI выключаются пружинами (на схеме не показаны).

При вращении вала XIV происходит ускоренный отвод револьверной головки РГ, чему способствует поворот кривошипа 15 (фиг. 357, д—з). К концу отвода головки ее поворот на 60° будет закончен.

Многошпиндельные токарные автоматы

Многошпиндельные автоматы строятся с четырьмя, шестью и восемью шпинделями. Они подразделяются на позиционные и отрезные.

На фиг. 358, а дан пример обработки на четырех шпиндельном отрезном автомате мо­дели 148. На всех шпинделях производится одна и та же операция, и после каждого цикла от прутков отрезаются четыре одинаковые детали. Рез­цы ]—4 (суппорт А) предна­значаются для поперечной фа­сонной, обточки, резцы 5—8 (суппорт Б) служат для отрез­ки. Продольный суппорт (на фигуре не показан) обычно используют для сверления центральных отверстий.

На фиг. 358, б показана схема обработки винта на четырех шпиндельном позиционном автомате.

Фиг. 358.

а — схема обработки деталей на четырех шпиндельном отрезном автомате; б — операции обработки винта на четырех шпиндельном позиционном автомате; / шп. — обточка (резец/), снятие фаски (резец 2); II шп. —фа­сонная обточка (резец 3); III шп. — нарезание резьбы (плашка 4); IV шп. — отрезание (резец 5).

Четырех шпиндельный токарный автомат

На фиг. 359 показан общий вид позиционного четырех шпиндельного автомата. Электродвигатель 1 передает вращение четырем шпинделям в поворотном шпиндельном блоке 2, распределительному валу 3, четырем поперечным суппортам 4, инструментальным шпинделям продольного суп­порта 5.

Фиг. 359. Общий вид четырех шпиндельного токарного автомата.

Кинематическая схема автомата представлена на фиг. 360. Главное движение обеспечивается электродвигателем 1мощ­ностью 14 кВт и передается через вал 1, гитару сменных зубчатых колес z₁/z₂, валы // и ///, зубчатые колеса 31/47 четырем шпинделям IV---VII, располо­женным в периодически поворачиваемом шпиндельном блоке 2. От вала // через цепную передачу осуществляется привод сверлильного шпинделя 1-й, который вращается в обратную сторону по отношению к главным шпинделям IV— VII; это необходимо для обеспечения требуемой скорости резания. От вала /// вращение передается резьбонарезному шпинделю 4 через зубчатую передачу 24/54 при нарезании резьбы и через передачу 39/39 при свинчивании плашки или вывинчивании метчика. Резьбонарезной шпиндель 4 при наре­зании резьбы вращается с числом оборотов п' = 0,325n_шп в минуту и при свинчивании с числом оборотов п" = —0,52 п_шп в минуту (п_шп — число оборотов главных шпинделей).

Передача движения к суппортам осуществляется от вала III через вал VIII, гитару сменных зубчатых колес z₃/z₄, червячную передачу 2/36 (с червячным колесом z == 36, смонтированным на роликовой муфте обгона), вал X, червячную передачу 2/44 и распределительный вал XI, несущий ряд цилиндрических кулачков. Кулачки 3—6 обеспечивают подачу поперечных суппортов ПС1, ПС2, ПСЗ и ПС4. Кулачки 7—9 сообщают подачу продольному суппорту со сверлильным и резьбонарезным шпин­делями и двум суппортам с инструментами к двум главным шпинделям.

Вспомогательные операции на автомате управляются цилиндрическими кулачками 1, 2 и 10 и плоскими кулачками 11 и 12.

Распределительный вал делает один оборот за время Т = Т₀ + Т_х мин., где Т₀ — основное технологическое время цикла, Т_х — холостое время цикла.

В период холостых движений автомата распределительный вал XI пово­рачивается на ускоренном ходу на 240° за время Т_х = 2,2 сек. Это уско­ренное вращение он получает от вала / при помощи цилиндрического ку­лачка 10, включающего фрикционную муфту М₂, через коническую передачу 43/43, вал X и червячную передачу 2/44. Благодаря наличию в кинема­тической цепи муфты обгона, продолжающее медленно вращаться червяч­ное колесо z = 36 не препятствует быстрому вращению вала X при холостых движениях автомата.

Кулачок 1 воздействует через рычаг на патрон ПП подачи прутка, а ку­лачок 2 также воздействует через рычаг на зажимной патрон ПЗ. Плоские кулачки 11 и 12 через рычажные передачи выводят пружинный стопор С из гнезда шпиндельного блока А и подводяi откидной упор ОУ к главному шпинделю для ограничения подачи прутка.

От распределительного вала XI через зубчатую передачу (36/40)*(40/36) при­водится во вращение рычаг Г с кривошипом Е четырех пазового мальтий­ского креста МК, который осуществляет поворот шпиндельного блока А.

От цепной звездочки г = 29 (на валу /) передается вращение к насосам для смазки и охлаждения.

Одно шпиндельные токарные полуавтоматы

Одно шпиндельные токарные полуавтоматы подразделяются на револьверные и многорезцовые.

Револьверные полуавтоматы представляют собой авто­матизированные патронные револьверные станки. Область их применения ограничена в массовом производстве, так как они постепенно заменяются многошпиндельными полуавтоматами.

Многорезцовые полуавтоматы бывают двух типов: центровые и патронные. Некоторые типы многорезцовых полуавтоматов при­способлены для обработки как в центрах, так и в патроне.

Многошпиндельные токарные полуавтоматы

Многошпиндельные токарные полуавтоматы подразделяются на позици­онные полуавтоматы и полуавтоматы непрерывного действия.

Позиционные полуавтоматы существуют в двух разно­видностях:

а) станки, используемые для обработки втулок, гильз, зубчатых колес и тому подобных деталей, которые закрепляются во вращающихся шпинде­лях;

б) станки для обработки деталей несимметричной формы — рычагов, шатунов, вентилей и пр.; на этих типах полуавтоматов обрабатываемые заго­товки крепятся неподвижно, а вращаются инструменты.

Полуавтоматы непрерывного действия предназна­чаются для выполнения токарных и других работ. Эти полуавтоматы пред­ставляют собой несколько одинаковых одно шпиндельных станков, сгруппированных вокруг вращающегося круглого стола, за один оборот которого на каждом отдельном одно шпиндельном станке заканчивается обработка детали. На загрузочно-разгрузочной позиции стола рабочий успевает снять готовую деталь и закрепить новую заготовку.

Автоматические станочные линии

Усложняя конструкцию автомата, можно создать станок, который, кроме обточки и подрезки, будет фрезеровать, сверлить, нарезать резьбу и т. п. В случае большого количества операций такой станок развертывается в автоматическую станочную линию для массового изготовления деталей. Подобная линия является поточной линией станков, в которых обработка деталей и их транспортировка с одного станка на другой происходят без участия рабочего. Все автоматические линии оборудуются транспортными устройствами для автоматического перемещения детали от позиции к пози­ции или со станка на станок.

Первая автоматическая линия станков была построена в Советском Союзе на Сталинградском тракторном заводе по предложению И. П. Иночкина. Автоматические линии широко применяются на машиностроительных заводах массового производства, в первую очередь в автомобильной и трак­торной промышленности.