Технологическое оборудование машиностроительных производств
АГРЕГАТНЫЕ СТАНКИ
Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua
Агрегатными называют многоинструментальные станки, скомпонованные из нормализованных и частично специальных агрегатов. Эти станки применяются в крупносерийном и массовом производстве. На агрегатных станках можно выполнять сверление, рассверливание, зен - керование, растачивание, фрезерование, нарезание внутренних и наружных резьб, некоторые виды токарной обработки. Агрегатные станки в основном используются для изготовления корпусньрс деталей.
Преимущества агрегатных станков: 1) короткие сроки проектирования; 2) простота изготовления, благодаря унификации узлов, механизмов и деталей; 3) высокая производительность, обусловленная многоинструментальной обработкой заготовок с нескольких сторон одновременно; 4) возможность многократного использования части агрегатов при смене объекта производства; 5) возможность обслуживания станков операторами низкой квалификации.
Агрегатные станки (рис. 185) в зависимости от формы, размеров заготовок, требуемой точности обработки компонуют по разным схемам: односторонними и многосторонними, одношпиндельными и многошпиндельными, однопозиционными и многопозиционными, в вертикальном, наклонном, горизонтальном и комбинированном исполнениях.
Обработка на однопозиционных агрегатах станках выполняется при одном постоянном положении заготовки. Агрегатные станки с многопозиционными поворотными столами или барабанами предназначены для параллельно-исследовательной обработки одной или одновременно нескольких заготовок малых и средних размеров. При этом вспомогательное время сокращено до минимума за счет того, что установка заготовки и снятие заготовки на позиции загрузки-выгрузки осуществляется во время обработки на других позициях.
Типовые унифицированные компоновки разработаны на основе использования унифицированных агрегатов; (уровень унификации 90 %). Например, в агрегатном станке вертикальной компоновки (рис. 186) унифицированы: базовые детали (станины 1 и 20, стойка 9, упорный угольник II), силовые механизмы (силовой стол 8, а в станках других типов силовые головки), шпиндельные механизмы (шпиндельная ко-
Г)
Рис. 185. Примеры компоновок агрегатных станков:
А — вертикальный односторонний однопозиционный; б — наклонный однопозиционный, в — четырехсторонний однопозиционный смешанной компоновки, г — вертикальный 11 12 13 14 Рис. 186. Унифицированные'агрегаты агрегатных станков |
Робка 14, расточная бабка 19, сверлильная бабка 10), механизмы транспортирования (поворотный делительный стол 3, двухпозицион - ный делительный стол 18 прямолинейного перемещения), механизмы главного движения (коробка скоростей 17), гидрооборудование (гид - робак 4, насосная установка 5, гидропанель 6), электрооборудование (центральный и наладочный пульты 2, электрошкаф силовых механизмов 16, электрошкаф станка 7), вспомогательные механизмы (удлинитель 15, резьбовой копир 13, расточная пиноль 12).
Специальные механизмы, например приспособление для установки и закрепления заготовок, имеют отдельные нормализованные элементы.
Силовые механизмы агрегатных станков предназначены для сообщения режущим инструментам главного движения и движения подачи (силовые столы).
Силовые головки предназначены для выполнения токарных, фрезерных, сверлильных, расточных, резьбонарезных, шлифовальных и других работ. Они обычно работают в автоматических циклах, например: 1) быстрый подвод, рабочая подача (одна или две), выдержка на жестком упоре (при необходимости), быстрый отвод, стоп; 2) быстрый подвод, рабочая подача, быстрый подвод, рабочая подача, стоп. Такой цикл используют, например, при последовательной обработке нескольких соосных отверстий одинакового диаметра.
Для привода главного движения (вращательного) в силовых головках обычно применяют электродвигатели, а для привода подачи — кулачки, винтовые передачи, цилиндры (пневматические, гидравлические и пневмогидравлические).
По конструкции механизма подач различают головки с подвижной пинолью и с подвижным корпусом. Подачу инструмента перемещением пиноли обычно выполняют в головках малой мощности, не более 1,5 кВт, что обеспечивает подход инструмента к заготовке. Силовые головки средней и большой мощности выполняют с подвижным корпусом.
В зависимости от расположения привода подач силовые головки могут быть несамодействующими и самодействующими. У первых привод подач расположен вне головки, которую обычно устанавливают на силовом столе, подключенным к насосной станции станка или имеющим самостоятельный привод. У вторых как привод вращения шпинделя, так и все элементы привода подачи (резервуар для масла, насос, гидропанель управления) расположены в корпусе головки.
По мощности двигателя силовые головки подразделяют на микросиловые (0,1—0,4 кВт), малой мощности (0,4—3,0 кВт), средней (3,0— 15 кВт) и большой мощности (15—30 кВт).
В зависимости от типа привода подач различают головки механические (кулачковые и винтовые), пневматические, гидравлические и пневмогидравлические.
Силовые головки в значительной степени определяют производительность, надежность и точность работы агрегатных станков. Поэтому силовые головки должны автоматически и точно выполнять заданный цикл работы, иметь минимальные упругие деформации при обработке с различными режимами, обладать высокой надежностью. Конструкции головок должны обеспечивать быстрое устранение возникающих отказов и простоту обслуживания.
Гидравлические силовые головки получили наиболее широкое применение в агрегатных станках, что объясняется их значительными преимуществами по сравнению с головками других типов. Гидравлические головки применяют для выполнения как легких, так и тяжелых работ. Мощность электродвигателя гидравлических головок 2—30 кВт, а осевая сила, которую может развивать головка,— до 104 Н. Головки 304 могут выполнять самые сложные циклы работы. Их выпускают различных габаритов (табл. 8).
8. Технологические характеристики гидравлических силовых головок
|
Силовые головки служат для одновременной обработки нескольких отверстий. Для этого на передний торец головки устанавливают шпиндельную коробку. Самодействующие силовые головки габаритов № 2 и 3 одношпиндельные. В них приводной вал заменен шпинделем и имеется редуктор со сменными шестернями. Одношпиндельные силовые головки изготавливают в вертикальном или горизонтальном исполнениях с расположением электродвигателя сзади или сверху.
На рис. 187 дана схема конструкции одношпиндельной самодействующей силовой гидравлической головки габарита № 3 с верхним расположением электродвигателя. Шпиндель 4 головки получает вращение от электродвигателя 1 через колеса Zb Z3, сменные колеса А и Б, колеса Д, Z5; одновременно от колеса Zчерез колесо Z», упругую муфту 2 вращение получает малогабаритный пластинчатый насос J, который подает масло через гидропанель в гидроцилиндр подачи 6, обеспечивающий перемещение корпуса головки по направляющей плите 5. Цикл работы головки управляется кулачками, которые закреплены в Т-образных пазах направляющей плиты и воздействует на рычаг гидропанели, смонтированной снаружи на корпусе головки (гидравлические упоры управления), либо электромагнитами, включенными конечными выключателями, на которые воздействуют соответствующие кулачки (электрические упоры управления). Число и расположение упоров управления определяется заданным циклом работы головки.
Гидравлические механизмы подач позволяют легко автоматизиро-
5 6 Рис. 187. Самодействующая одношпиндельная силовая головка |
Вать работу головок — сложные циклы движений осуществляются просто, без специальных устройств, по способу регулирования подачи различают гидроприводы головок с дроссельным и объемным регулированием.
Плоскокулачковые силовые головки служат для обработки отверстий. Головки выполняют с подвижной пинолью. Цикл работы состоит из быстрого подвода, рабочей подачи и быстрого отвода пиноли. Пинольные плоскокулачковые головки выпускают трех габаритов: габарита 03 с мощностью электродвигателя N= 0,6; 0,8 кВт, габарита 05 с N= 1,1; 1,5; 2,2 кВт, габарита 06 с N= 2,2; 3 кВт.
На рис. 188 приведена схема самодействующей головки габарита 03. Шпиндель 7 получает вращение от электродвигателя 7 через редуктор 2, червяк 3 и червячное колесо 77. Заданную частоту вращения шпинделя обеспечивают подбором сменных зубчатых колес. Подача пиноли 6 осуществляется от кулачка 8, который вращается червяком 3 от червячного колеса через сменные зубчатые колеса 4 и пару колес 10. В цепь подач головки смонтирована предохранительная муфта Р, служащая для предотвращения поломок режущего инструмента при резком возрастании нагрузки. При возврате в исходное положение 306
(быстрый обратный ход) нажимается левый конечный выключатель 5, который дает команду на выключение и торможение электродвигателя 1. При нарезании резьбы устанавливают дополнительные конечные выключатели 5 для контроля крайнего переднего положения пиноли и подачи команды на реверс электродвигателя. Ручное установочное перемещение головки по направляющей плите выполняется винтовой передачей.
Пкнольные головки служат главным образом для обработки заготовок с использованием одного шпинделя, однако имеются их конструктивные модификации для обработки с использованием нескольких параллельных шпинделей. В последнем случае на пиноли закрепляют шпиндельную насадку, а на корпусе головки — плиту для направления насадки. Шпиндели насадки получают вращение от шпинделя головки непосредственно или через промежуточные валики.
Пинольные головки могут также выполнять фрезерные работы. Для этого используют различные фрезерные насадки с расположением фрезерного шпинделя перпендикулярно к шпинделю головки.
Пинольные головки просты по конструкции и надежны в работе, однако они развивают незначительную осевую силу и имеют малую мощность, небольшой ход инструмента, ступенчатые изменения подачи за счет замены сменных зубчатых колес А к Б. Ход инструмента необходимо регулировать путем смены кулачка. Головки не могут работать до жесткого упора.
Шпиндельные коробки (рис. 189) служат для выполнения сверлиль - но-расточных работ. Некоторые модификации коробок обеспечивают
Рис. 189. Шпиндельная коробка: - общий вид, б — развертка по осям шпинделя |
Рис. 190. Сверлильная бабка
Нарезание резьбы в отверстиях. Типовая шпиндельная коробка состоит из корпуса 2, задней плиты 1 и передней крышки 3. Шпиндели 5 получают вращение от приводного вала 4 силовой головки через несколько зубчатых пар. Сменные зубчатые колеса 6 предназначены для изменения частоты вращения шпинделей. Шпиндельные коробки монтируют на силовых головках с перемещающимся корпусом и на силовых столах. В последнем случае на силовом столе закрепляют упорный угольник, на вертикальной плоскости которого монтируют шпиндельную коробку. Все детали шпиндельных коробок стандартизированы.
Сверлильные бабки предназначены для сверления, зенкерования и развертывания отверстий. Сверлильная бабка (рис. 190) состоит из шпинделя 1 и корпуса 2 с фланцем J, служащего для установки привода вращения шпинделя. На корпусе можно закрепить кронштейн с штангами для установки кондукторной плиты. Сверлильную бабку устанавливают на силовом столе, который сообщает ей и инструменту движение подачи.
И и ии и |
IG |
Рис. 191. Расточная бабка |
Расточные бабки служат для растачивания отверстий без направления по кондукторным втулкам. Их изготавливают нормальной и повышенной точности. Бабка (рис. 191) состоит из корпуса в котором смонтирован шпиндель 3. Для установки привода вращения шпинделя на корпусе бабки выполнен фланец 7.
Для осуществления подачи бабки устанавливают силовые столы. В ряде случаев бабки устанавливают неподвижно, а подача выполняется перемещением приспособления с обрабатываемой заготовкой.
Силовые столы предназначены для установки на них шпиндельных узлов с самостоятельным приводом вращения (фрезерных, сверлильных, расточных бабок и др.) или приспособлений с обрабатываемой заготовкой для выполнения рабочих циклов с прямолинейной подачей. Силовые столы имеют гидравлический или электромеханический привод. Столы выпускают шести типоразмеров, нормальной и повышенной точности с максимальной тяговой силой подачи 1—100 кН и мощностью 1—30 кВт. Гидравлические столы могут быть вертикального и горизонтального исполнения.
Гидравлический силовой стол (рис. 192) состоит из платформы /, гидроцилиндра 2 со штоком 3 и направляющей плиты 4. Корпус гидроцилиндра 2 крепят к платформе стола, а шток 3 к направляющей плите. Стол работает по автоматическому циклу. При ускоренном подводе и рабочей подаче масло подается в штоковую полость гидроцилиндра. Управление работой стола осуществляется упорами, которые располагают в пазу платформы. Упоры Воздействуют на конечные выключатели, которые подают сигналы электромагнитам, управляющим золотниками гидропанели.
Кинематическая схема силового стола с электромеханическим приводом показана на рис. 193. Цикл работы стола автоматический. Быстрый подвод и отвод стола 2 с плитой 1 осуществляется от
электродвигателя М2 через зубчатые колеса Zu— Zx2■ Zu— ZH (муфта M отключена). Рабочая подача стола осуществляется от электродвигателя М через пары колес Д— Zi, Z3— Z», сменные зубчатые колеса Z5— предохранительную муфту Мъ пары Zq— Zg, Z>— Z10 (муфта Mx отключена) Zu— Zn ZXy - Zi4. Величину подачи изменяют сменными колесами, но при необходимости получения в цикле двух рабочих подач устанавливают двухскоростной электродвигатель М. Управление циклом работы стола выполняется упорами 4, которые закрепляют на линейке 3 и воздействуют на конечные выключатели 5.
1 Р |
2 3 4 |
Рис. 193. Силовой стол с электромеханическим приводом подачи |
Гидропанели. Служат для управления циклом работы силовой головки. Гидропанели, как правило, унифицированы. В них скомпонованы основные гидравлические приборы и аппараты, которые выполняют пуск, останов, изменение величины подачи, реверс и другие элементы цикла. 310
Привод подачи силовой головки (рис. 194) состоит из сдвоенного насоса 7.7—7.2, гидропанели 24 и силового цилиндра 3 с закрепленным штоком. Гидропанель обеспечивает цикл работы силовой головки: быстрый подвод, две рабочие подачи (первую и вторую), выдержку на жестком упоре, быстрый отвод в исходное положение, остановку. Для обеспечения цикла гидрораспределитель 10 можно установить в пять положений, фиксируемых фиксаторами 9. Крайние положения гидрораспределитель 10 занимает при включении соленоидов 15 и 79, перемещающих гидрораспределители управления 16 и 20. При этом масло от насоса 1.2 быстрого хода (низкого давления) поступает в правую или левую полость плунжера 77, смещая последний до упора. Тогда через реечную передачу смещается вверх или вниз гидрораспределитель 10, а его промежуточные положения зависят от расположения ролика 8, упирающегося в упоры.
Быстрый подвод осуществляется включением соленоида 19. При этом положении гидрораспределителя полости а и б соединяются, а полость в изолируется. Тогда масло поступает в полость б от насоса 7.7 быстрых ходов по трубопроводу 4 и от насоса 1.2 рабочих подач (высокого давления) через подпорный клапан 21 и трубопровод 22. Из полости а, которая соединена с полостью б, масло поступает в правую полость цилиндра 23. Вытесняемое масло через обратный клапан 12 и гидрораспределитель 10 вновь поступает в правую полость цилиндра, тем самым увеличивая производительность насоса.
Для получения первой рабочей подачи (положение показано на рис. 194) масло от насоса 1.1 через фильтр 2, трубопровод 3, дроссели 6 и 7, дозирующий клапан 5 и полость а поступает в правую полость цилиндра 23. Вытесняемое масло сливается в бак через клапан 12 и полость в. Излишки масла удаляются через переливной клапан 25.2. Масло от насоса 1.2 сливается в бак; клапан 25.1 — предохранительный гидропанели 25.
Для получения второй рабочей подачи масло от насоса 7.7 поступает в цилиндр, пройдя два дросселя 6 и 7. В позиции «останов» масло от насосов 7.7 и 1.2 по трубопроводам 22 и 4 сливается в бак.
При быстром отводе гидрораспределитель 10 занимает самую верхнюю позицию. Тогда масло от насосов 7.7 и 1.2 по трубопроводам 4 и 26—22, через напорный золотник 21 поступает в полость в, а оттуда через обратный клапан 11 — в левую полость цилиндра 23. Из правой полости масло через гидрораспределитель 10 и трубопровод 18 сливается в бак.
Выдержка на жестком упоре становится возможной, когда торец цилиндра 23 встретит при движении упорный винт; тогда давление масла в системе повысится. Если давление превысит заданное датчиком 13, реле давления 14 даст команду на включение соленоида 15 и быстрый отвод головки.