Технико-экономическое обоснование производства (стр. 1 из 2)

ТОКАРНЫЕ МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ

Как показывает технологический анализ, более 70% деталей типа тел вращения кроме токарной обработки требуют проведения дополнительных операций. К ним относятся (рис.1): обработка отверстий (сверление, зенкерование, развертывание, расточка, нарезка резьбы), оси которых расположены параллельно, перпендикулярно или под углом к оси детали; фрезерование под разными углами лысок, пазов (в том числе шпоночных); объемная фрезерная обработка (фрезерование профильных канавок, полостей переменной глубины, профильных кулачков).

Создание многоцелевых токарных станков, обеспечивающих полную комплексную обработку деталей типа тел вращения на одном станке за одну установку, позволяет существенно повысить точность и производительность обработки, сократить производственный цикл, обеспечить повышение общего уровня автоматизации технологических процессов, а также быструю переналадку при переходе на обработку другой детали.

Рис.1. Примеры дополнительной обработки деталей типа тел вращения.

Токарные многоцелевые станки изготавливаются на базе аналогичных токарных станков с ЧПУ, а дополнительные операции обеспечиваются за счет оснащения шпинделя станка приводом его углового позиционирования (привод полярной координаты С) с соответствующим блоком управления и приводом вращения инструмента (сверл, разверток, метчиков и т.п.).

Многооперационный станок токарного типа приведен на рисунке 2. Заготовку крепят в патроне 4, установленном на шпинделе станка. На суппорте 1, совершающем продольное и поперечное перемещения, смонтирован корпус 2, несущий револьверную головку 3 в которой устанавливают инструменты, обеспечивающие обработку, характерную для токарных станков (обтачивание растачивание, сверление, зенкерование, нарезание резьбы). Для обработки длинномерных заготовок в центрах предусмотрена задняя бабка 8. Однако, в отличие от токарных станков, на корпусе 2 установлены дополнительный инструментальный шпиндель 7 и магазин 5 с инструментами, а шпиндельная бабка станка имеет вертикальное перемещение и фиксированный поворот шпинделя на заданный угол.

Рис.2. Многооперационный станок токарного вида.

Рис 3. Схема фиксации шпиндельного узла.

Рис.4. Схема однодвигательного привода шпинделя.

Это позволяет изменять положение заготовки относительно инструментального шпинделя и фрезеровать шпоночные канавки, пазы и уступы на валиках, а также обрабатывать отверстия, оси которых перпендикулярны оси вращения шпинделя станка. Смена инструментов в инструментальном шпинделе осуществляется автооператором 6. Для удаления стружки служат скребковый конвейер 10 и тележка 9.

Привод полярной координаты в зависимости от условий обработки должен обеспечивать либо позиционное управление (механизм деления) с дискретностью 1... 20, либо непрерывное управление с дискретностью примерно 0,001° и вращение с частотой 0,2...0,25 1/мин. Первый режим используется при обработке внецентровых отверстий, продольных или поперечных плоскостей, фрезеровании лысок, шпоночных пазов и т.д. В этом случае шпиндель поворачивается на определенный угол и жестко фиксируется для возможности последующей обработки.

Второй режим используется для контурной обработки поверхностей кулачков, фасонных пазов и других сложных поверхностей. В этом случае привод обеспечивает также и возможность дискретного поворота на заданный угол. На рис.3 представлена принципиальная схема привода, обеспечивающего как режим обычной токарной обработки, так и режимы внецентрового сверления, точения и фрезерования. При втором режиме шпиндель индексируется обычно с дискретностью 1...2,5° (точность ± 0,01°, повторяемость ± 0,005°). Фиксация требуемого положения шпинделя 1 осуществляется с помощью специального, расположенного консольно зубчатого колеса 2 и зубчатого сектора (секторов) 3 (см. рис.3), перемещаемого от гидроцилиндра 4. Угловое положение шпинделя контролируется либо круговым датчиком, встроенным в электродвигатель 5, связанным со шпинделем ременной передачей либо датчиком резьбонарезания станка. Рассмотренный привод обеспечивает режима контурной обработки.

Непрерывный привод полярной координаты принципиально может быть выполнен по однодвигательной или двухдвигательной схемам.

На рис.4 дана принципиальная схема однодвигательного привода шпинделя 1, обеспечивающего кроме главного движения и режим контурной обработки в сочетании с линейными координатами.

Положение шпинделя контролируется роторным датчиком 5 обратной связи (датчиком резьбонарезания). Связь двигателя 3 со шпинделем осуществляется через зубчатую 2 и ременную 4 передачи. Электромагнитный тормоз 6 работает в двух режимах: подтормаживания - для выборки в одну сторону зазоров в кинематических элементах привода при контурной обработке и в режиме фиксации в заданном положении - при позиционировании шпинделя.

Двухдвигательные приводы шпинделя применяются обычно в станках среднего и крупного размеров. В этом случае более мощный двигатель используется для традиционных токарных операций, а меньший - для углового привода шпинделя в следящем режиме (контурное фрезерование, позиционирование). Привод обеспечивает высокую надежность и точность, но более сложен. Включение-отключение привода полярной координаты может осуществляться либо посредством электромагнитных или зубчатых муфт, работающих по командам ЧПУ, либо сцеплением - расцеплением кинематических пар, обеспечивающих связь дополнительного двигателя со шпинделем станка.

Рис.5.

Двухдвигательный привод шпинделя со скользящей шестерней.

Рис.6. Конструкция привода полярной координаты с поворотным редуктором.

Нa рис.5 представлен двухдвигательный привод вращения шпинделя 7. Привод полярной координаты осуществляется от регулируемого двигателя 2 с датчиком 1 углового положения ротора через зубчатые колеса 3-4 и 5-6. Вращение шпинделя со скоростями главного движения обеспечивается регулируемым двигателем 8 через ременную передачу 9. Шпиндель оснащен тормозным устройством 10 и датчиком углового положения 11. Включение-отключение привода полярной координаты производится с помощью колеса 5, перемещаемого по команде ЧПУ в осевом направлении. Наличие датчиков 1 и 11 позволяет контролировать угловое положение колес 5 и 6, что исключает возможность "утыкания" их зубьев при включении привода полярной координаты. Фиксация шпинделя в режиме позиционирования обеспечивается с помощью тормоза 10; он же, работая в режиме "подтормаживания" осуществляет выборку зазоров в цепи привода координаты С.

Конструктивное оформление привода с поворотом редуктора полярной координаты приведено на Рис.6. Корпус редуктора 3 поворачивается с помощью гидроцилиндра 14 относительно рычага 4, жестко связанного с осью 5, зафиксированной на кронштейне 6, закрепленном на корпусе шпиндельной бабки 1. При этом колесо 11 зацепляется с колесом 10, расположенным на шпинделе. Для возможности их зацепления контролируются угловое положение шпинделя с помощью датчика резбонарезания и угловое положение вала редуктора датчиком 7. При отключении гидропривода пружина 15 обеспечивает гарантированное отключение привода полярной координаты, расцепляя колеса 10 и 11. Включенное и отключенное положения контролируются конечными выключателями. Медленное следящее вращение шпинделя осуществляется от регулируемого двигателя постоянного тока, закрепленного на плите 2 (Рис.6, а), связанной с корпусом редуктора 3. Двигатель соединяется зубчато-ременной передачей (i = 1/2) с редуктором, на входном валу которого с помощью беззазорного соединения зафиксирован шкив 13 (Рис.6, б).

Рис.6. (Продолжение)

В Рис.1.35 (окончание)

Б-Б

В Рис.6. (окончание)

Рис 7. Шпиндельная головка для инструмента: параллельного оси шпинделя (а); перпендикулярного оси шпинделя (б)

Далее вращение передается через косозубую передачу, выбор зазора в которой происходит относительным осевым смещением колес 8 и 9 с помощью тарельчатых пружин 12. Радиальное усилие сопряжения шестерен 10 - 11 обеспечивается давлением масла в гидроцилиндре 14.

Привод вращающегося инструмента. Для 95% деталей, обрабатываемых на многоцелевых станках, достаточно 5-6 вращающихся инструментов в одной наладке. Для их установки в инструментальном диске используются специальные шпиндельные головки обычно с цанговым зажимом (рис.7). В зависимости от расположения оси инструмента используется простая (рис.7, а) или угловая (рис.7, б) головка. Вращение на инструмент передается с помощью торцовых кулачковых муфт 1 через соответствующие зубчатые передачи. Центрирование и фиксация головок осуществляется с помощью цилиндрического хвостовика 2, на котором выполняется плоская лыска с рифлениями 3. В качестве привода вращения инструмента используются, как правило, индивидуальные регулируемые двигатели.

Различают два основных способа передачи вращения на инструмент: привод со всеми вращающимися инструментами и привод с вращением только инструмента, находящегося в рабочей позиции. В первом случае (рис.8) вращение от индивидуального двигателя 1 через ременную передачу 2 передается на центральный вал 3, а затем от центральной шестерни 5 - на сателлитные колеса 4, связанные с кулачковыми муфтами 6. При фиксации инструментального диска при его осевом смещении с этими муфтами зацепляются соответствующие муфты шпиндельных головок. Револьверные головки, работающие по такому принципу, имеют ограничения по количеству вращающихся инструментов. Кроме того, на неработающие вращающиеся инструменты может наматываться стружка, что представляет опасность для обслуживающего персонала.