На многошпиндельных вертикальных токарных полуавтоматах

В машиностроении используют много­шпиндельные полуавтоматы двух типов: по­следовательного и непрерывного (параллель­ного) действия.

На станках последовательного действия за одну установку на всех рабочих позициях обрабатывают деталь, перемещая ее последо­вательно из одной позиции в другую, и вы­полняют на каждой из них свои переходы обработки. Обработку проводят как бы на не­скольких одношпиндельных полуавтоматах с различными наладками.

На станках непрерывного (параллельного) действия за одну установку заготовку обра­батывают только на одной позиции, причем в обработке находится одновременно несколь­ко (по числу шпинделей без одного) загото­вок. Следовательно, несколько заготовок обрабатывают как бы одновременно на не­скольких одношпиндельных полуавтоматах, налаженных на одну и ту же операцию.

Вертикальные многошпиндельные полуав­томаты для выполнения наиболее распростра­ненных видов обработки оснащают суппорта­ми следующих основных типов:

вертикальным для обработки, осуществляе­мой при вертикальном перемещении;

универсальным для последовательного продольного, а затем поперечного точения с возвратом в исходное положение по той же траектории;

параллельного действия (полуунивер­сальным) для обработки заготовки инструмен­тами двух групп, одна из которых имеет вер­тикальное перемещение, а другая — последова­тельно-вертикальное и затем горизонтальное. Этот суппорт имеет наименьшую жесткость и применяется исключительно при недостатке рабочих позиций.

Система управления полуавтомата может обеспечивать максимально четыре цикла ра­боты суппортов: быстрый подвод — малая подача — большая подача — быстрый отвод; быстрый подвод — большая подача — быстрый отвод.

Специальные суппорты изготовляют для обработки заготовок, которые не могут быть обработаны с использованием стандартных суппортов. К ним относятся сдвоенные суп­порты, суппорт с приводом сверлильной го­ловки и суппорт с расточной головкой.

Сдвоенные суппорты снабжены двумя са­лазками (вертикальными и горизонтальными); салазки работают одновременно, что позво­ляет удобно совмещать в одной позиции вер­тикальное и горизонтальное обтачивание. Вы­пускают сдвоенные суппорты шести вариан­тов: 1) «к центру 1:1»; 2) «к центру 2:1»; 3) «к центру 3:1»; 4) «от центра 1:1»; 5) «от центра 2: 1»; 6) «от центра 3:1». Обозначения «к центру» и «от центра» указывают направле­ние рабочей подачи горизонтальных салазок; рабочая подача вертикальных салазок всегда направлена вниз. Отношения 1:1; 2:1; 3:1 показывают соотношения ' длин ходов верти­кальных и горизонтальных салазок. Напри­мер, 3: 1 означает, что ход и, следовательно, подача на оборот шпинделя у вертикальных салазок в 3 раза больше, чем у горизон­тальных.

Суппорт с приводом сверлильной головки применяют при обработке нецентральных от­верстий планетарными головками без останов­ки шпинделя в соответствующей позиции.

Суппорт с расточной головкой, имеющий индивидуальный привод, предназначен для чи­стовой обработки центральных отверстий (по­верхностей) диаметром 20—100 мм с параме­тром шероховатости поверхности Ra = 2,5-г 1,25 мкм.

В качестве инструмента применяют рас­точные борштанги с резцами.

На рис. 112 показаны схемы наладки по­луавтоматов и условные обозначения позиций и движения суппортов.

На многошпиндельных вертикальных по­луавтоматах последовательного действия обрабатывают шестерни, ступицы, муфты, шкивы, фасонные и некоторые корпусные де­тали. На них обтачивают цилиндрические и конические поверхности, подрезают торцы, растачивают отверстия, прорезают канавки, сверлят, зенкеруют и развертывают отверстия, расположенные по оси вращения и удаленные от этой оси.

Заготовки закрепляют в патронах или спе­циальных приспособлениях. На этих станках достигается точность обработки наружных и внутренних поверхностей 6 —9-го квалитета; точность обработки зависит не только от воз­можностей оборудования, но и от правильно­го выбора наладки и технологической осна­стки.

Многошпиндельные полуавтоматы не­прерывного (параллельного) действия пред­назначены для обработки деталей несложной формы в центрах или патронах. На этих стан-

Рис. 112. Схемы наладки полуавтоматов и условные обозначения позиций и движения суппортов: а — колонка станка; б — схема одноцикловой наладки станка; «— схема двухцикловой наладки станка; <' — загрузочная позиция; д— вертикальный суппорт; е — горизонтальный (полууниверсальный) суппорт; ж — универсальный суппорт; з — сдвоенный угловой суппорт

 

ках обеспечивается точность 10—11-го квали­тета и параметр шероховатости обработанной поверхности Ra = 2,5 мкм. Точность 6 —9-го квалитета может быть обеспечена при приме­нении специального инструмента (плавающих головок и др.). На указанных станках обтачи­вают поверхности, растачивают отверстия, подрезают торцы или осуществляют комбина­цию этих переходов при предварительной и окончательной обработке.

Технологические возможности станков не­прерывного действия, предназначенных для обработки заготовок в патронах, не позво­ляют определить область их применения; не­которые заготовки можно обрабатывать как на станке последовательного действия, так и на станке непрерывного действия.

На многошпиндельных вертикальных по­луавтоматах непрерывного действия при уста­новке в центрах обрабатывают детали типа валов, при установке в патронах — типа бара­банов.

На одно- и двухшпиндельных полуавтома­тах вертикального и горизонтального испол­нения при монтаже добавочных силовых голо­вок выполняют, кроме токарной обработки, сверление, фрезерование, нарезание резьб и другие операции.

Проектирование наладок на полуавтоматы последовательного действия. Проектирование наладок и расчет режимов резания производят для всех суппортов — позиций раздельно. За­тем выполняют дополнительные расчеты, свя­занные с координацией работы отдельных суп­портов — позиций. Режимы резания назначают с таким расчетом, чтобы продолжительность работы всех суппортов была приблизительно одинаковой. Это позволяет повысить стой­кость инструмента на нелимитирующих пози­циях и тем самым сократить время на подна- ладку станка, а также более рационально использовать все суппорты станка, не допу­ская перегрузки их в отдельных позициях.

Многошпиндельные полуавтоматы после­довательного действия при обработке сравни­тельно простых деталей с небольшим числом переходов налаживают на одно-, двух- и трех- цикловую работу. На загрузочных позициях производят загрузку и съем одновременно одной, двух или трех заготовок. При двух- и трехцикловых наладках можно обрабаты­вать детали типа валов и шестерен с двух сто­рон с поворотом или обрабатывать одно­типные детали различных наименований.

При проектировании наладок для позиций предварительной обработки по условиям про­изводительности целесообразно увеличивать число одновременно работающих инструмен­тов до шести-восьми. При большем числе инструментов в позиции вследствие усиления вибраций и увеличения мощности резания на­блюдается повышенный износ инструментов и требуется более частая подналадка станка. Практически на подналадку станка затрачи­вают 1 — 1,5 ч в смену, и дальнейшее увеличе­ние числа подналадок может свести на нет до­стигнутое за счет увеличения числа инструмен­тов сокращение основного времени. Необхо­димо также учитывать жесткость технологиче­ской системы. Большое число инструментов усложняет конструкцию державок и затруд­няет процесс наладки.

Для обработки стальных заготовок с боль­шой разницей диаметров рекомендуется при­менять смешанные наладки: поверхности больших диаметров, когда скорости резания благоприятны для твердого сплава, обраба­тывают инструментами, армированными твердым сплавом; поверхности меньших диа­метров — инструментами из быстрорежущей стали (при v < 30 м/мин). Такое оснащение на­ладки позволяет применять скоростные ре­жимы обработки, создает нормальные условия для работы инструментов и обеспечивает их стойкость не менее одной смены для условий поточно-массового производства.

Наладки с использованием инструмента, армированного твердым сплавом и из быстро­режущей стали для работы на скоростных ре­жимах следует оснащать минимальным чис­лом инструментов — не более трех-четырех на каждой позиции.

В некоторых случаях, например при обра­ботке валов, стаканов и других деталей с не­большой разницей диаметров целесообразно применять обработку одним-двумя резцами по копиру.

Для переходов с точностью обрабаты­ваемых поверхностей 6 —7-го квалитета необ­ходимо выделять отдельные позиции. При обработке наружных поверхностей и торцов с допусками биения 0,03 — 0,05 мм, а по диаме­тру и длине ступеней — 0,1—0,15 мм, обработ­ку стальных заготовок следует осуществлять в три перехода; чугунных — в два перехода. Для уменьшения основного времени обра­батываемые поверхности большой длины це­лесообразно делить на участки и выполнять обработку на двух-трех позициях. Длину обра­батываемых поверхностей можно сократить также применением большего числа резцов, обрабатывающих данную поверхность в одной позиции. Однако такая рекомендация справедлива только для предварительной обработки, так как при чистовой обработке образование ступенек и рисок на поверхности не допускается.

Во избежание образования резцом рисок на обработанной поверхности при обратном ходе

ментов от обработанной поверхности в конце рабочего хода

 

индексации стола

 

суппорта необходимо применять специальные копирные державки для отвода инструментов от поверхности в конце рабочего хода (рис. 113). Державка 1 имеет ползун 2, в котором закреп­ляют резец. В момент подвода и рабочего хода суппорта закаленный выступ 4 ползуна скользит по прямолинейной поверхности ко­пира 5, а в конце рабочего хода входит в вы­рез копира под действием пружины 3, отводя резец от обработанной поверхности. При обратном ходе суппорта копир 5 поднимается до упора гаек 6 в закрепленный на станине станка кронштейн 7. Гайки 6 регулируют та­ким образом, чтобы до окончания обратного хода суппорта выступ 4 вышел из паза копира.

Для компенсации погрешностей индекса­ции стола при окончательной обработке сле­дует устанавливать резец перпендикулярно суппорту в специальной державке (рис. 114).

Точные внутренние и наружные поверхно­сти на полуавтоматах последовательного дей­ствия обрабатывают плавающими головками. На хвостовике 1 (рис. 115), закрепленном в державке суппорта, монтируют неподвижно две направляющие планки 2. Ползун 4, несу­щий два резца, настроенных на размер, по­средством шариков 3 (восемь шариков) сво­бодно перемещается относительно направляю­щих планок 2. Вследствие легкого перемеще­ния ползуна 4 относительно хвостовика 1 устраняется погрешность индексации станка.

Для получистовой обработки отверстий в отливках и поковках следует применять зенкеры.

Если длина отверстий L ^ (2 -г- 3) d, предва­рительную обработку для сокращения време­ни осуществляют в нескольких позициях. Со- осно расположенные внутренние поверхности следует обрабатывать в одних и тех же пози­циях, чтобы избежать влияния погрешнЬстей индексации стола (несовпадение осей на раз­личных позициях при поворотах стола дости­гает 0,03 мм).

Отверстия с точностью 6 —7-го квалитета обрабатывают плавающей или качающейся разверткой после двукратного растачивания. При обработке центральных отверстий малого диаметра (до 25 мм) применяют специальный шпиндель. Относительная частота вращения, при которой будет осуществляться сверление, п — 2,5п_ш, где п_ш — частота вращения шпинде­ля, установленная для данной наладки на станке.

Сверление, зенкерование и развертывание отверстий, расположенных на расстоянии от оси вращения заготовки, осуществляют спе­циальными многошпиндельными головками. Относительная неподвижность головки и заго­товки обеспечивается в результате совместно­го их вращения во время обработки.

Отдельные отверстия, расположенные на расстоянии от оси вращения заготовки, обра­батывают сверлами, зенкерами, развертками, цековками и зенковками с помощью инстру­ментальной головки (рис. 116). Головку уста­навливают на суппорте станка стандартного исполнения, имеющего вертикальное переме­щение. В расточную борштангу 12 вмонтиро­ван планетарный механизм, к которому отно­сятся зубчатые колеса 2 и 11, крышки 4 и 5, шарики 7 и ролики 13. Три мерные стойки 6 связывают планетарный механизм в одно целое. На хвостовике зубчатого колеса 2 за­креплен осевой инструмент 3 (зенковка). Ча­стота вращения инструмента в минуту

п₂ = —^L п_ш,

Рис. 115. Плавающая головка конструкции ЗИЛ: а —для наружного обтачивания; б— для раста­чивания внутренних поверхностей (отверстий)

где zn — число зубьев колеса 11 с внутренним зацеплением; z₂ — число зубьев колеса 2; п_ш —

стоянии от оси вращения заготовки

Рис. 117. Групповая наладка банов двух размеров

восьмишпиндельного полуавтомата для обработки тормозных бара-

л

ж-ш

v-ш

ш-ш

частота вращения детали 1 в минуту. Переда­точное отношение возможно в пределах Zu/z₂ = 2-8.

В процессе работы установка осевого ин­струмента относительно обрабатываемого от­верстия производится посредством ловителя 10 через шпонку 9 и базирующий палец 8 при­способления. При вращении шпинделя с закре­пленной в приспособлении деталью 1 на рабо­чей подаче суппорт опускается в полость детали; ловитель 10 приводит в движение пла­нетарный механизм. Одновременно со снятием фаски зенковкой 3 осуществляется растачива­ние отверстия и снятие фаски резцами 14 и 15. В момент соприкосновения инструмента с де­талью ловитель отключается, и механизм вращается самой деталью.

Фасонные и конические поверхности обра­батывают с применением универсальных и специальных суппортов, а также спе­циальных копирных державок и сложного фа­сонного инструмента.

Для обработки однотипных деталей, имею­щих много одинаковых размеров, рекомен­дуется применять групповые наладки.

В наладке, предназначенной для обработки двух деталей с различной высотой (рис. 117), на позициях III, IV и VII предусмотрены регу­лируемые державки. С целью увеличения длины вертикального перемещения приме­няют телескопические суппорты (рис. 118) или специальные приспособления к стандартным суппортам.

Для сокращения основного времени при растачивании длинных внутренних поверхно­стей целесообразно использовать откидную борштангу (рис. 119). В державке 5, устано­вленной на суппорте станка, шарнирно закре­плена расточная борштанга 1. При опускании суппорта на ускоренной подаче борштанга, за­нимающая под действием пружины 4 наклон­ное положение, свободно входит с двумя ниж­ними резцами в отверстие. С включением рабочей подачи ролик 2. набегает на выступ борштанги 1 и жестко прижимает ее к упору 3. В процессе рабочего хода осуществляется рас-

Рис. 118. Телескопический суппорт

 

тачивание двух участков внутренней поверхно­сти и снимается фаска.

Проектирование наладок на полуавтоматы непрерывного действия. Наладки проектируют как для нескольких (по числу шпинделей — ра-

Рис. 119. Откидная борштанга конструкции ЗИЛ

Фт.28-по

		№
ш

-—-—-- гЗ	SI
ш			ш

 

¥11

Рис. 120. Наладка восьмишпиндельного полуавтомата для обработки заготовок зубчатых колес со сверлением удаленных от центра отверстий

 

бочих позиций) одношпиндельных многорез­цовых копировальных полуавтоматов, причем режимы резания рассчитывают для одной на­иболее нагруженной позиции. При проектиро­вании наладок на полуавтоматы непрерывного действия необходимо руководствоваться теми же соображениями, что и для токарных многорезцовых копировальных полуавтоматов и вертикально-многошпиндельных полуавто­матов последовательного действия, с учетом особенностей кинематики станков непрерывно­го действия. На этих станках целесообразно осуществлять наладку на двух- и трехцикло- вую работу. При обработке ступенчатых ва­лов допустима установка на каждой позиции более 10 резцов для обработки всех поверхно­стей. Для разгрузки суппортов и шпинделей рекомендуется применять копирное точение.

При обработке ступенчатых деталей в цен­трах необходимо выдерживать размер входно­го диаметра центрового гнезда во избежание смещения ступеней по длине.

Примеры наладок. На рис. 120—125 пред­ставлены схемы наладок вертикально-много­шпиндельных полуавтоматов для обработки заготовок зубчатых колес. Обработка загото­вок такого типа возможна на многорезцовых токарных полуавтоматах (см. стр. 290), поэто­му выбор оборудования и схемы обработки будут зависеть от технических требований и типа производства данного предприятия.

В наладке, показанной на рис. 120, парал­лельность поверхностей 7, 2 и б обеспечивает­ся комплексной обработкой резцами, закре­пленными в различных державках на данном суппорте (позиции II—IV). Для обработки от­верстия (поверхность 7) применяют плаваю­щую развертку (позиция VI). На позициях VII и VIII для сверления и зенкерования вось­ми отверстий используют специальные много­шпиндельные головки. Поверхности 4 и 5 обрабатывают инструментом, армиро­ванным твердосплавными пластинами; остальные поверхности обрабатывают инстру­ментом из быстрорежущей стали. На позиции /// обрабатывают поверхности 3, 5, 7. Для сравнения на рис. 121 показан метод обработ­ки этой же заготовки на вертикальном двух- шпиндельном многорезцовом полуавтомате. В этой наладке используют резцы с механиче­ским креплением неперетачиваемых твердо­сплавных пластин, а также применен спе­циально встроенный суппорт для подрезания нижнего торца.

Наладка для обработки двух различных за­готовок зубчатых колес показана на рис. 122. Наличие специальных (угловых) суппортов на всех рабочих позициях (///— VIII) расширило

Рис. 121. Наладка двухшпиндельного вертикального токарного полуавтомата для обработки заготовки зубчатого колеса

 

возможности полуавтомата и позволило про­вести обработку в два цикла (каждый цикл на обработку заготовки одного наименования).

На рис. 123 представлена дублированная наладка для обработки заготовок одного и то­го же зубчатого колеса.

чатых колес     Рис. 123. Наладка восьмишпиндельного полуавтомата для двухцикловой обработки заготовок зубчатых колес

В наладке, показанной на рис. 124, растачи­вание отверстия взамен зенкерования и протя­гивания позволяет обеспечить перпендикуляр­ность отверстия к базовому торцу, необходи­мую для получения требуемой точности на последующих операциях." На рис. 125 предста­влена наладка восьмишпиндельного полуавто­мата для обработки заготовки конического ко­леса. Заготовку обрабатывают с двух сторон в два цикла (рис. 125, а). Для обработки кони­
ческих поверхностей 7 и 2 применены спе­циальные суппорты с наклонными направляю­щими, а канавку на позиции VIII обрабаты­вают с помощью специальной копирной дер­жавки. Эту же заготовку можно обрабатывать без применения специальных суппортов с из­мененной на позициях III, VII, VIII наладкой (рис. 125,6), однако условия резания в этом случае значительно хуже, что снижает стой­кость инструмента.

Рис. 125. Наладки восьмишпиндельного полуавтомата

На рис. 126—129 представлены наладки вертикально-многошпиндельных полуавтома­тов для обработки фланцев. В наладке ше- стишпиндёльного полуавтомата для предвари­тельной и окончательной обработки фланца (рис. 126) на позициях II, III, V используют широкие резцы для обработки соответствую­щих поверхностей и осевой инструмент для снятия фаски на позиции VI.

 

Рис. 126. Наладка шестишпиндельного полуавтомата для одноцикловой обработки фланца

 

 

 

 

 

Рис. 127. Наладки восьмишпиндельного полуавтомата для двухцикловой обработки фланца

 

С целью повышения производительности фланца применяют смешанную наладку: по­при двухцикловой обработке фланца в наладке верхности 1—4 и 11 обрабатывают резцами из восьмишпиндельного полуавтомата (рис. быстрорежущей стали, а поверхности 7—9 127, а) на позициях III, IV применена комбини- и 13 резцами, армированными пластинами из рованная цековка-зенковка, а на позициях V, твердого сплава. VI — специальная многоножевая головка типа «тюльпан». В наладке для обработки поверх­ностей 1 и 2 на позициях III и IVto^o же флан­ца с другой стороны (рис. 127,6) применены специальные ступенчатые головки. Обработку фланца (рис. 128, а) осуществляют в два цикла (обработка с двух сторон с переворотом) на восьмишпиндельном полуавтомате. Деталь напрессовывают ранее обработанным отвер­стием на оправку в загрузочных позициях / и II пневматическим приспособлением. Соос­ность поверхностей 8 и 10 достигается приме­нением расточных борштанг для совместной обработки этих поверхностей на позициях III и V. Кроме того, на позиции VII для обеспече­ния точности диаметральных размеров по­верхностей 8 и 10 и их соосности применена специальная сблокированная головка, в кото­рой использованы резцы и развертка. Резцы установлены в блоке на шариках для обеспече­ния горизонтального перемещения, а разверт­ка имеет ось качания в самом блоке. Для ком­пенсации упругих деформаций поверхности б и 7 обрабатывают на позициях III и V; одно­временно в процессе подрезания обтачиваются также поверхности 5 и 12. Возможна обработ­ка этой детали по схеме, показанной на рис. 128,6. Однако такая наладка не обеспечивает нужной точности размеров при обработке по­верхностей 6 — 8, 10. В связи с большой разни- _{Рис 128}. Наладки восьмишпиндельного полуавто- цей размеров обрабатываемых поверхностей мага для двухцикловой обработки фланца

 

 

 

В наладке, показанной на рис. 129, а на по­зиции II, во избежание ударных нагрузок при снятии штамповочного уклона, применена спе­циальная цековка. Использование осевого ин­струмента на позиции IV вызвано также ударными нагрузками при удалении металла в двух секторах. Предварительное обтачива­ние поверхности 2 проводится на позиции IV резцом, закрепленным в специальной держав­ке, расположенной перпендикулярно суппорту. На позиции V эта поверхность обрабатывает­ся плавающей головкой, применение которой вызвано неточностью индексации шпинделей. На позиции VI использована многошпиндель­ная головка с комбинированным осевым ин­струментом для обработки четырех отверстий 5 во фланце. Эта деталь может быть обрабо­тана по другой схеме (рис. 129,6). В позициях II—IV поверхности 1 — 4 обрабатывают резца­ми вместо специального инструмента, однако