Вторая группа – автоматы с одним распределительным валом, которому в течении цикла сообщаются две частоты вращения: малая при рабочих и большая при холостых операциях. Такая схема применяется в многошпиндельных токарных автоматах.
Третья группа – автоматы, имеющие, кроме распределительного вала еще и быстроходный вспомогательный вал, осуществляющий холостые движения. [3]
По количеству шпинделей автоматы делятся на одношпиндельные и многошпиндельные.
Шпинделем называется главный вал металлорежущих станков, предназначенный для непосредственной передачи вращения заготовке. Вместе с опорами он образует шпиндельный узел – наиболее ответственный узел станка. От его точности, жесткости и износостойкости во многом зависит точность изготовления изделия. Конструктивные формы шпинделей различны. Они определяются характером установки и закрепления на нем инструмента и заготовки, типом применяемых опор.
Шпиндель представляет собой полый вал ступенчатой формы, обеспечивающий надежную установку, закрепление и направление насаженных на него деталей. Передний конец имеет поверхности и элементы, предназначенные для установки, точного направления и закрепления заготовок или инструмента. Конструкции концов шпинделей различных станков стандартизированы. Заготовки устанавливаются и закрепляются в патронах или центрах. Планшайбы патронов жестко соединяются с концами шпинделя. Планшайбы закрепляют с помощью резьбы. Для установки и центрирования инструмента передние концы шпинделя снабжены конусными отверстиями или наружными конусами. У большинства станков отверстия шпинделей выполнены по размерам конусов Морзе.
Для изготовления шпинделей применяют стали 45, 40Х, 20Х и реже легированные стали других марок. Выбор материала и термическая обработка его определяются условиями износостойкости посадочных мест для деталей, а при подшипниках скольжения так же условиями работы шеек шпинделя во вкладышах подшипника.
Технические условия на шпиндели различных станков и конструкции их концов регламентированы соответствующими ГОСТами. [3]
1.1 Назначение, классификация и область применения
Станки токарной группы, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режимах, предназначаются для обработки разнообразных поверхностей тел вращения из штучных или прутковых заготовок. Здесь широко используются высокоэффективные технологические способы обработки элементарных поверхностей: обработка широкими резцами с поперечной подачей, обтачивание фасонными резцами наружных и внутренних поверхностей, применение резьбонарезных головок и т.д. Применяется концентрация обработки заготовки несколькими инструментами одновременно: двумя и более резцами, резцами и сверлом и т.п. Сочетание указанных и других приемов позволяет быстро и точно вести обработку. Вместе с тем все эти инструменты должны вступать в работу в нужный момент, а одновременно работающие инструменты должны быть определенным образом расположены. Для обеспечения этого требуются дополнительные затраты времени и материальных средств, что делает рациональным использование подобного оборудования лишь при достаточно большой программе выпуска, т.е. в условиях массового, крупносерийного и серийного производства. В этих случаях сокращение времени обработки заготовок по сравнению с временем обработки на универсальных станках вполне компенсирует затраты на наладку автомата или полуавтомата и сокращает трудовые затраты на изготовление партии деталей.
Одношпиндельные автоматы и полуавтоматы относят по классификации ЭНИМС к первому типу, а многошпиндельные – ко второму типу станков первой (токарной) группы, что находит отражение в обозначении моделей этих станков: 1112, 1Б125, 1Д118, ПОЗА, 1Ш6П, 1А225–6, 1К282, 1А240П-8, 1265М-8, 1283 и т.п.
При изготовлении любых одинаковых деталей на данном станке может быть выделен так называемый рабочий цикл, т.е. периодическая повторяемость отдельных действий и движений. Здесь непосредственное воздействие исполнительного механизма на объект обработки чередуется с действиями, не приводящими к изменению формы, свойств и размеров заготовки. Таким образом, время рабочего цикла Т можно разделить на время рабочих ходов tр и время холостых ходов tх:
T=tр+tх.
За время рабочего цикла автомат или полуавтомат, как и любой другой металлорежущий станок, обрабатывает одну деталь. Способ осуществления рабочего цикла характеризует станок как автомат, полуавтомат или обычный станок, действующий с рабочим-оператором.
Автоматом называется самоуправляющаяся рабочая машина, которая самостоятельно, без вмешательства человека осуществляет все действия рабочего цикла и нуждается лишь в наладке для выполнения заданного технологического процесса и периодическом контроле. Если для повторения рабочего автоматического цикла требуется вмешательство рабочего (чаще всего для загрузки-выгрузки заготовок, деталей), то такой станок называется полуавтоматом.
Токарные автоматы и полуавтоматы классифицируют по ряду признаков: степени универсальности, расположению шпинделей и их числу, виду заготовки и т.д. По виду заготовки разделяют станки, обрабатывающие отдельные заготовки или пруток: патронные (штучная заготовка) и прутковые. Различают одно- и многошпиндельные автоматы и полуавтоматы с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделя (шпинделей). В ряде случаев используют автоматы или полуавтоматы узкого назначения, например, для обработки шеек коленчатых или распределительных кулачковых валов либо колец подшипников и других поверхностей или деталей. Другие автоматы и полуавтоматы позволяют обрабатывать широкую номенклатуру поверхностей и деталей – это станки-автоматы универсального вида.
По расположению шпинделей автоматы и полуавтоматы подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Иногда встречаются станки с наклонным расположением шпинделей. По виду заготовки станки делят на прутковые, бунтовые и патронные. Для прутковых автоматов заготовками являются прутки, для бунтовых – проволока, свернутая в бунт, для патронных – штучные заготовки. Вид заготовки определяет вращение шпинделя или инструмента. Наибольшее распространение имеют токарные автоматы и полуавтоматы с вращающимся шпинделем. При обработке штучных заготовок автоматы оснащаются магазинами или загрузочными устройствами с автооператорами. Несимметричные и громоздкие детали, а также детали из проволоки, свернутой в бунт, обрабатывают вращающимся инструментом.
По виду работы автоматы и полуавтоматы подразделяют на фасонно-отрезные (движение подачи фасонного или отрезного происходит в поперечном направлении к оси изделия), продольные фасонные (движение подачи в продольном и поперечном направлениях), револьверные (движение подачи револьверной головки в продольном направлении), многорезцовые и копировальные. По принципу действия многошпиндельные станки различают параллельного, последовательного, параллельно-последовательного и непрерывного действия. При параллельной обработке одинаковые переходы выполняют одновременно на всех позициях до получения одновременно всех деталей в готовом виде. При последовательной обработке каждую деталь на шпинделе, переходя из одной позиции в другую, подвергают различным операциям различными инструментами. При параллельно-последовательной обработке в одном автомате организуют два и более потока деталей. Непрерывное действие характеризуется загрузкой, обработкой и съемом детали при непрерывном вращении шпинделя.
По способу управления рабочим циклом автоматы и полуавтоматы подразделяют на три группы. К первой группе относят автоматы, у которых имеется один распределительный вал, равномерно вращающийся в течение цикла обработки. Рабочие и холостые хода выполняются при неизменной скорости вращения распределительного вала. Ко второй группе относят автоматы с одним распределительным валом, имеющим при обработке две скорости вращения: медленную на рабочих ходах и ускоренную на холостых ходах. Такой способ управления применяют в многошпиндельных автоматах и полуавтоматах. К третьей группе относят автоматы, имеющие распределительный и вспомогательные валы. Распределительный вал вращается медленно и управляет рабочими и холостыми ходами суппортов, вспомогательный вал вращается быстро и управляет холостыми ходами остальных механизмов. [5]
В наименовании станка отражаются основные признаки классификации: токарно-револьверный одношпиндельный прутковый автомат, токарный одношпиндельный автомат продольного точения, токарный шестишпиндельный горизонтальный прутковый автомат, токарный восьмпшпиндельный вертикальный полуавтомат, токарно-копировальный полуавтомат для обработки профиля кулачков распределительного вала специализированный и т.п.
Основные узлы и рабочие движения токарных одношпиндельных полуавтоматов и работы, выполняемые на них. Одношпиндельные токарные полуавтоматы выпускаются с горизонтальным или реже вертикальным расположением оси шпинделя. Часто они относятся в группе токарных станков к седьмому или восьмому типу (соответственно многорезцовые и специализированные станки), что отражается в обозначении модели станка: 1712, 1708, 1А720 и т.д. Все полуавтоматы являются многорезцовыми станками, и общее число инструментов может доходить в наладке до нескольких десятков. Однако на некоторых полуавтоматах, относящихся к копировальным, основной профиль детали образуется только одним резцом, а подрезание торцов и прорезание канавок – еще одним или несколькими резцами. Все полуавтоматы этого типа делят, на три вида: многорезцовые, копировальные и многорезцово-копировальные.