3.4. Токарные полуавтоматы и автоматы

Автоматами называют такие станки, на которых все движения, связанные с обработкой детали, а также загрузка заготовки и выгрузка готовой детали выполняются без участия рабочего. На полуавтоматах установку заготовки, пуск станка и снятие готовой детали производит рабочий.

Токарные автоматы и полуавтоматы могут быть универсальными и специализированными, горизонтальными и вертикальными, одно- и многошпиндельными. Одношпиндельные прутковые токарные автоматы подразделяют на револьверные, фасонно-отрезные и фасонно-продольные.

В массовом производстве широко применяют многошпиндельные токарные автоматы. Токарные автоматы являются, как правило, многоинструментальными станками. По числу шпинделей их делят на одно- и многошпиндельные, по расположению шпинделей – на горизонтальные и вертикальные, по назначению – на универсальные и специализированные.

Горизонтальные одношпиндельные токарные полуавтоматы подразделяют на многорезцовые (центровые и патронные), копировальные и многорезцово-копировальные.

Токарные копировальные полуавтоматы служат для обработки деталей сложной формы.

Многошпиндельные автоматы и полуавтоматы по принципу работы подразделяют на автоматы (полуавтоматы) параллельного и последовательного действия.

Одношпиндельный токарно-револьверный автомат 1Б140

На токарно-револьверном автомате (рис. 3.11) обрабатывают сложные по форме детали с применением нескольких последовательно или параллельно работающих инструментов. Наибольший диаметр обрабатываемого прутка – 40 мм.

Принцип работы станка заключается в следующем. Пруток пропускается через трубу и закрепляется в шпинделе станка цанговым зажимом. Инструмент закрепляют в револьверной головке, поперечных и продольном суппортах. Инструментами, установленными в револьверной головке, обрабатывают наружные поверхности, отверстия и нарезают резьбу; инструментами поперечных суппортов обрабатывают фасонные поверхности, подрезают торцы, снимают фаски и отрезают готовые детали, а инструментом продольного суппорта, установленного на переднем поперечном суппорте, обрабатывают конусы и выполняют другие операции.

3

2

5

4

6 7 8

1

Рис. 3.11. Токарно-револьверный автомат 1Б140:

1 – основание; 2 – передний поперечный суппорт (задний поперечный суппорт на рисунке не показан); 3 – продольный суппорт (расположен на переднем поперечном суппорте); 4 – шпиндельная бабка; 5 – вертикальный суппорт (их два); 6 – револьверная головка; 7 – станина; 8 – суппорт револьверной головки

Вращение шпиндель V (см. рис. 3.12) получает от электродвигателя М1 через коробку скоростей и клиноременную передачу. Электромагнитные муфты в коробке скоростей переключаются переключателями автоматически по программе. На шпинделе можно автоматически получить по три различных частоты вращения при левом и правом вращении.

Сменные зубчатые колеса позволяют увеличить число частот вращения шпинделя.

Структурная формула коробки скоростей будет иметь вид:

,

где z – число ступеней коробки скоростей;

p – число пар сменных зубчатых колес.

Рис. 3.12. Кинематическая схема автомата 1Б140

Кинематическая цепь привода вспомогательного и распределительных валов. Вращение вспомогательного вала VII осуществляется электродвигателем М2 через червячную пару при включенной зубчатой муфте 1. Вспомогательный вал вращается с частотой 120 мин^–1, а при выключенной муфте 1 его можно вращать вручную в наладочном режиме маховиком 6. От вспомогательного вала через червячную пару вращение передается командоаппарату 2 переключения скоростей шпинделя, который дает команды на включение соответствующих электромагнитных муфт в коробке скоростей. Через зубчатые колеса вращение сообщается барабанам 3 и 4 механизма подачи и зажима прутка. Револьверная головка 5 поворачивается через передачу , конические колеса и мальтийский механизм 7 и 8. От вала VIII через коробку подач и червячную пару вращение передается первому распределительному валу XV, а через передачи – второму распределительному валу XVI.

На распределительном валу XVI установлены цилиндрический кулачок 9, осуществляющий подачу продольного суппорта 10 и барабаны 11, 12 и 13, дающие команды на включение однобортной муфты 14 для поворота барабана командоаппарата 2, муфты 15 для подачи и зажима прутка и муфты 16 для поворота револьверной головки. Перед подачей прутка кулачок 17 (вал XVIII) с помощью зубчатого сектора z = 125 и колеса z = 20 поворачивает качающийся упор и устанавливает его напротив переднего торца шпинделя. После подачи прутка упор отходит в исходное положение.

Справа на валу XVI установлены дисковые кулачки 18, 19 для подачи вертикальных суппортов 22 и 23 и кулачки 20, 21 для подачи поперечных суппортов 24 и 25. На распределительном валу XV расположены дисковый кулачок 26 для подачи револьверного суппорта, барабан 27, управляющий приемником 28 готовых деталей и барабан 29, переключающий с помощью муфты 30 распределительные валы с медленного вращения на быстрое и наоборот. Медленное вращение (рабочая подача) распределительных валов осуществляется от вала VIII через передачу и сменные зубчатые колеса (муфта 30 включена вправо).

Кинематические цепи привода вращения специальных приспособлений. Вращение быстросверлильного приспособления осуществляется от электродвигателя М3 через конические зубчатые колеса и передается на шпиндель 31 быстросверлильного приспособления, установленного в одной из позиций револьверной головки. Этот шпиндель вращается в направлении, обратном вращению заготовки, и позволяет получать высокие скорости резания при сверлении отверстий малого диаметра.

Винтовой конвейер 33 удаления стружки получает вращение от вспомогательного вала VII через цепную передачу и червячную пару .

Суппорт револьверной головки. Револьверная головка в процессе работы получает следующие движения: продольное перемещение справа налево (быстрый подвод и рабочая подача), быстрый отвод в исходное положение и поворот с одной позиции на другую.

Продольное перемещение осуществляется от кулачка 19 (см. рис. 3.13), профиль которого соответствует технологическому процессу обработки детали. Выступы кулачка, поднимая ролик рычага с зубчатым сектором 20, через рейку 18, связанную с тягой 21 и шатуном 22, с кривошипным валом 23, сообщают движение суппорту револьверной головки 1. Суппорт находится под постоянным действием пружины 17, стремящейся сдвинуть ее вправо. Когда ролик скатывается с выступа и попадает во впадину кулачка 19, пружина отводит суппорт вправо на расстояние, соответствующее глубине этой впадины.

Револьверная головка поворачивается от вспомогательного вала через зубчатые колеса 15 (z = 84) и 13 (z = 42), вал 14 конические колеса 12 и 9, кривошипный вал 23 с диском 8 (на диске имеется палец 11 с роликом 10) и мальтийский крест 7 с шестью радиальными пазами а. При вращении кривошипного вала 23 ролик 10 входит в очередной паз мальтийского креста и поворачивает его на 1/6 часть оборота вместе с револьверной головкой.

В рабочем положении револьверную головку удерживает фиксатор 2. Механизм фиксации состоит из пружины 3, кулачка 25 и рычага 4 с роликом 24. Когда кулачок 25, связанный с кривошипным валом 23, нажимает на ролик 24, рычаг 4 поворачивается на оси 6 и, преодолевая сопротивление пружины 3, вытягивает фиксатор 2 из гнезда револьверной головки 1. После поворота револьверной головки профиль кулачка 25 позволяет фиксатору 2 под действием пружины 3 войти в следующее гнездо револьверной головки и зафиксировать ее в новом положении. Рукоятка 5 служит для ручного отвода фиксатора.

Рис. 3.13. Конструкция суппорта револьверной головки

Наладка автомата 1Б140 включает разработку технологического процесса обработки и карты наладки, выбор нормальной и изготовление специальной оснастки, кинематическую наладку и монтаж оснастки на станке. При разработке технологического процесса обработки необходимо соблюдать следующие рекомендации: а) стремиться вести обработку одновременно несколькими инструментами, при этом не совмещать черновые и чистовые переходы, так как это увеличивает шероховатость и снижает точность обработки; б) по возможности обеспечивать совместную работу инструментов револьверной головки и поперечных суппортов; в) при точении фасонными резцами фаски на переходных кромках заменять дугами окружностей радиусом R = 0,20,3 мм; г) перед сверлением отверстий диаметром менее 10 мм необходимо производить центрование сверлом с вылетом ; д) сверление глубоких отверстий ( ) следует разбивать на несколько переходов; е) наиболее точные размеры по длине детали следует получать инструментами, закрепленными в поперечном суппорте.

Пример расчета наладки автомата 1Б140 приведен [9, 18].