Технологическое оборудование машиностроительных произ­водств

АГРЕГАТНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ

Агрегатные станки с ЧПУ предназначены для изготовления широ­кого ряда деталей различного служебного назначения. Как правило, это многоцелевые станки. На них выполняют сверление, рассверлива­ние, зенкерование, растачивание, развертывание, резьбонарезание, прямолинейное и контурное фрезерование в заготовках корпусов, плит и других деталей. Станки оснащены или револьверными головками, или магазинами инструментов. Заготовка устанавливается на коорди­натном силовом столе и может обрабатываться со всех свободных сторон за один установ. Агрегатные станки с ЧПУ создаются из комплектов унифицированных узлов: станЪш, стоек, шпиндельных узлов, столов различных типов, механизмов с автоматической смены инструмента и т. д. Станки выпускают с горизонтальной и вертикаль­ной осью шпинделя, с поворотным, наклонно-поворотным или про­дольным столом.

Примеры построения агрегатных станков с ЧПУ представлены на рис. 195: с тремя стойками, горизонтальным расположением шпинделей, вертикальными осями вращения дисковых инструментальных магазинов и поворотного стола (рис. 195, а); с одной стойкой, гори­зонтальным шпинделем, вертикальной осью вращения магазина (рис. 195, б), горизонтальной осью вращения поворотного стола (рис. 195, б, в); с одной стойкой, горизонтальным шпинделем, вертикальной осью вращения магазина, наклонно поворотным столом (рис. 195, г); с двумя стойками, вертикальными шпинделями, горизонтальной осью враще­ния магазина, вертикальной осью вращения стола (рис. 195, д) с двумя стойками, горизонтальными шпинделями, вертикальной осью вращения

Магазинов, однокоординатным столом прямолинейного перемещения (рис. 195, ё).

В станках используются направляющие качения. Приводы главного движения и подач чаще всего осуществляются от двигателей постоян­ного тока. Инструментальные оправки в шпинделе крепятся автома­тически. Агрегатные станки оснащаются позиционными или комбинированными УЧПУ, которые обеспечивают автоматический режим работы станка. На некоторых агрегатных станках вместо инст­рументального магазина применяют магазин шпиндельных коробок. Эти магазины выполняют барабанными или цепными. В них разме­щают от 6 до 50 шпиндельных коробок с различным числом шпинделей.

На рис. 196 показана компоновка агрегатного станка с четырьмя многопозиционными коробками, каждая из которых служит для обра­ботки заготовки определенной корпусной детали. Станок оснащен системой ЧПУ.

Агрегатные переналаживаемые станки с ЧПУ являются эффектив­ным средством автоматизации многономенклатурного производства. 314

Переналадка станка на обработку других заготовок состоит в замене УП, если необходимо, зажимного приспособления и набора режущего инструмента в магазине.

Агрегатный сверлильно-расточной станок МА299Ф2 с ЧПУ (рис. 197). Станок служит для обработки отверстий, оси которых располо­жены в одной плоскости в заготовках деталей гидравлической армату­ры, выполненных из стали, чугуна, цветных сплавов. На станке можно выполнять сверление, рассверливание, растачивание, обтачивание, подрезку торцов, выборку карманов, резьбонарезание. Класс точности станка Н.

Техническая характеристика станка: диаметр стола 400 мм; число инструментов 35; число частот вращения шпинделя 16; пределы частот вращения шпивделя 46—2270 мин"1; число подач 36; пределы подачи координатно-силового стола 18—180 мм/мин; поперечные подачи резца 0,9—50,4 мм/мин; габаритные размеры станка 3500 х 3200 х 2700 мм.

УЧПУ — позиционное типа П321. Программоноситель — восьми - дорожечная перфолента. По командам УЧПУ осуществляется переме­щение координатного стола и резца, поворот делительного стола, изменение режимов резания, смена инструмента. Дискретность подачи стола по оси Z составляет 0,01 мм, подачи резца 0,001 мм.

Основные механизмы и движения в станке. Станок состоит из станины А (рис. 197), на которой смонтированы отдельные самостоя­тельные агрегаты: унифицированные и оригинальные. К первым от­носятся: координатно-силовой стол Б и его привод, инструментальный магазин Е, автооператор Д делительный стол В, автоматическая ко­робка скоростей АКС, механизм подачи резца Ж, ко вторым: станина А, шпиндельная бабка Г, коробка резьбовых подач 3, системы подачи СОЖ и смазывания, гидравлическая система, электрооборудование.

Главное движение имеет шпиндель V с инструментом, движение подачи координатно-силовой стол с закрепленной на нем шпиндель­ной бабкой вдоль оси Z и установленной в сменной план-суппортной головке резец по оси Zb радиальном направлении. Стол с закрепленной на нем заготовкой может занимать относительно оси восемь фиксиро­ванных положений: 5, 15, 30, 40, 45, 60, 90, 120.

Кинематика станка. Главное движение шпиндель V получает от асинхронного двигателя Ml через зубчатую передачу Z= 28—32, шес - тискоростную АКС, передачу Z= 60—60, вал ///, коробки резьбовых подач, шлицевой вал IV и пару зубчатых колес Z= 45—45, частота вращения шпинделя

Пшл = (935/1430) X (28/32) х /к(60/60) х (45/45),

Где /к — передаточное отношение, получаемое в АКС.

Привод подачи шпиндельной бабки. Шпиндельная бабка смонтиро­вана на координатно-силовом столе, который получает движение от

Пары винт-гайка качения VII. В зависимости от вида выполняемой работы стол перемещается от различных приводов.

Ускоренный отвод и подвод и рабочая подача осуществляются от шагового электродвигателя М2 (типа ІІІД5—Д1) с гидроусилителем моментов при включенной муфте Мх через беззазорную передачу Z= 17—73. Максимальная величина перемещения (1/240) х (17/73) х хЮ = 0,01 мм.

При выполнении резьбонарезания подача осуществляется от при­вода главного движения. Движение от шпинделя Кчерез зубчатые пары (45/45), (50/50), через включенную однозубую муфту М2 на вал VIII, передачу (28/56), блок реверса Б1, который переключается вручную и обеспечивает изменение направления нарезания, резьбы и затем на переднюю и заднюю гитары. Включение в работу той или иной гитары выполняют вручную посредством кулачковых муфт М3 и М4. Это дает возможность заранее наладить станок на нарезание резьб с разными шагами. При включенной муфте Мг винт VII получает вращение от вала XII через передачи (71/50), (48/48). При включенной муфте МА движение передается с вала XIVнъ винт VII передачи (71/50), (48/48). Уравнение кинематического баланса цепи нарезания резьбы: Рнр = = 1 об. шп. х (45/45) х (50/50) х (28/56) х (30/60) х (ах/Ъх) х (cx/dx) х х(71/50) х (48/48) х 10 мм.

Однозубая муфта М2 переключается автоматически от гидроцилин­дра III. Для наладки рабочего хода резьбонарезания используют упоры.

Привод подачи резца в радиальном направлении осуществляет механизм подачи резца посредством толкателя 7, проходящего через отверстие в шпинделе, контактирующего со сменными план-суппор­тами. Механизм работает от шагового двигателя МЗ (типа ШД5-Д1), который вращает червяк Z= 1, находящийся в зацеплении с червячным колесом Z= 25. Внутри последнего расположена шариковая гайка, при вращении которой винт XV, зафиксированный от вращения, выдвига­ется и нажимает на толкатель шпинделя. Толкатель через ряд передач обеспечивает перемещение резца. Минимальное перемещение резца (1/240) х (1/25) х 6 = 0,001 мм. План-суппорты используют для обра­ботки торцовых поверхностей, внешних и внутренних канавок.

Шпиндельная бабка несет шпиндель V, который не имеет осевого перемещения. В отверстии шпинделя расположена трубчатая тяга 6, на конце которой смонтирована кулачковая муфта для захвата инст­румента. Последний захватывается пакетом тарельчатых пружин 4, установленных между тягой и торцом шпинделя. Для разжима инст­румента тяга 6 через рычаг 5 подается вперед гидроцилиндром Ц2.

На валу IV закреплен копир 2 индексации шпинделя. Ролик 3 механизма индексации перемещается вдоль копира гидроцилиндром ЦЗ. Положение его штока контролируется тремя путевыми выключа­телями. Ролик обеспечивает три положения инструмента в шпинделе: зажатое, разжатое и захваченное автооператором.

Механизм касания обеспечивает переход шпиндельной бабки с ускоренной на рабочую подачу при контакте подпружиненного инст­румента с обрабатываемой заготовкой. Для этого инструмент в захва­ченном, но не зажатом положении, несколько выдвинут и имеет возможность осевого перемещения относительно шпинделя V. Пере­мещение контролируется датчиком, установленным на толкателе 7. Станок может работать без контроля касания, однако, при этом усложняется подготовка УП обработки.

Делительный стол фиксируется плоским зубчатым колесом Z= 72. При расфиксации стол приподнимается гидравлической диафрагмой, при этом зубья фиксирующих колес выходят из зацепления, а зубья муфты поворота М5 входят в зацепление. В свободном положении стол поворачивается на заданный угол гидроцилиндром через рейку и реечное колесо Z= 90. В конце поворота стол тормозится дросселем. Шток цилиндра возвращается в исходное положение после фиксации стола. Обратный ход штока ограничен упорами, установленными на поворотном барабане.

Устройство автоматической смены инструмента состоит из магази­на, автооператора и клещей.

Магазин — планетарный. Он содержит диск с четырьмя инструмен­тальными барабанами и четырьмя гнездами для крупных инструментов. Инструменты располагают в магазине в промежуточных втулках-спут­никах, которые предохраняют посадочные места инструментальных оправок от загрязнения. Диск магазина вращается от асинхронного электродвигателя (вал XVI) через зубчатую пару (36/50) и червячный редуктор (1/80). На валу XVII смонтировано храповое колесо Z= 8, которое фиксирует диск в одном из восьми положений. С осью диска цепью связан контактный датчик. При поиске заданной позиции диск вращается по часовой стрелке до получения от датчика команды о прохождении нужной позиции. От этой команды двигатель реверси­руется и на ползучей скорости доводит диск до упора храповика в зуб храпового колеса. Червяк Z= 1 выполнен подвижным и подпружинен­ным. При остановке диска червяк сжимает пружину и перемещается вдоль оси, замыкая путевой выключатель электродвигателя.

Барабаны смонтированы на диске на подшипниках качения. Валы барабанов имеют с нижней стороны рычаги с роликами, находящимися под диском. Ролики входят в паз кругового копира и фиксируют барабаны от вращения. В рабочей позиции копир прерывается и его паз переходит в паз, выполненный на храповом колесе Z= 8, распо­ложенном на валу XXI. Барабан, находящийся в рабочей позиции, таким образом соединяется с приводом, который осуществляется от асинхронного электродвигателя через зубчатую пару (36/50) и червяч­ную передачу (1/35).

Клещи 1 имеют два положения: у магазина и у автооператора. Захват втулки-спутника и поворот клещей выполняются от гидроцилиндра

Ц5 через реечную передачу. Втулка — спутник удерживается в клещах пружиной. Захват втулки-спутника связан с осью XXIII поворота клещей зубчатой передачей (34/17). При ходе клещей к магазину цилиндр Ц5 имеет дополнительный ход, используемый для разжима клещей.

Автооператор предназначен для передачи инструмента при его автоматической смене из клещей 7 в шпиндель и обратно. Автооператор выполнен в виде планки с двумя захватными устройствами. Поворот автооператора осуществляется гидродвигателем М4 (типа ГД-1) через передачи (20/60), (20/40), (20/70), а его осевое перемещение гидроци­линдром Ц4. Угловое положение автооператора контролируется тремя путевыми выключателями.

Цикл смены инструмента. 1. В исходном положении автооператор расположен горизонтально, клещи находятся у магазина, а шпиндель­ная бабка выполняет обработку. 2. С начала рабочей подачи УЧПУ дает команду на поиск нового инструмента. Диск магазина вращается; пришедший на рабочую позицию барабан поворачивается и вносит в клещи требуемый инструмент. Клещи затем занимают горизонтальное положение. 3. УЧПУ дает команду на отвод шпиндельной бабки, смену инструмента и поиск пустого гнезда, соответствующего инструменту в шпинделе. 4. Шпиндельная бабка перемещается в крайнее заднее положение, инструмент предварительно разжимается. 5 Автооператор поворачивается на 45 полностью освобождая инструмент, а затем поворачивается на 90°, захватывая инструмент, находящийся в клещах и шпинделе. 6. Автооператор выдвигается в переднее положение, поворачивается на 180°, меняя инструменты местами, затем двигается, внося инструменты, один — в корпус шпинделя, другой — в клещи. 7. Шпиндель поворачивается на 45° в промежуточное положение. 8. Автооператор поворачивается на 90° в исходное положение, а клещи ставят отработавший инструмент на место. 9. Шпиндельная бабка начинает быстрый подвод до касания инструмента с заготовкой. Про­исходит торможение стола, зажим инструмента, разиндексация шпин­деля, включается вращение шпинделя и подача.