Настройка автоматов и полуавтоматов.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 16Следующая ⇒

Расчет настройки заключается в разработке технологического процесса, установлении последовательности операций и работы отдельных суппортов, выборе режущего инструмента и типа державок. Расчетом определяют параметры кулачков и кинематической настройки станка, в результате чего вычерчивают или подбирают кулачки и сменные зубчатые колеса. Наружные цилиндрические поверхности получаются продольной подачей радиальных или тангенциальных проходных резцов, а также поперечным перемещением широких резцов, установленных в поперечных суппортах. При образовании фасонных поверхностей метод обработки аналогичен. При отрезке переднюю режущую кромку резца для зачистки торца детали делают скошенной. Перед сверлением отверстия заготовку обычно зацентровывают. Сверление неглубоких отверстий (1 ≤ d) короткими сверлами большого диаметра производится без зацентровки при вращающейся детали и неподвижно закрепленном сверле. При сверлении глубоких отверстий (1 > 2, 5d) для предотвращения увода сверла ему сообщают вращение в сторону, противоположную вращению заготовки. После каждого прохода на глубину, равную 2 - 2, 5 диаметра, сверло выводят из отверстия для удаления стружки. С помощью специальных приспособлений на автоматах и полуавтоматах можно обрабатывать детали по копиру, сверлить поперечные отверстия, фрезеровать шлицы у винтов и другие операции.

При разработке технологического процесса надо стремиться к максимальному совмещению операций, выполняемых продольными и поперечными суппортами. Если позволяют условия, делят длину пути инструмента. Целесообразно наиболее тяжелые операции выполнять в первую очередь. Чтобы повысить стойкость сложного фасонного инструмента, соответствующие поверхности деталей надо предварительно обрабатывать. С целью получения точных радиальных размеров и менее шероховатых поверхностей при работе поперечных суппортов, надо в конце хода инструмента останавливать суппорт по жесткому упору и выдерживать его некоторое время в неподвижном состоянии, после чего осуществлять отвод. При расчетах настройки для удобства пользуются специальными картами, форма которых зависит от типа станка. В этих картах обычно вычерчивают эскизы переходов, причем инструмент изображают в своих конечных положениях. Заносят также все размеры, необходимые при расчете параметров кулачков.

При разработке технологического процесса для одношпиндельных револьверных автоматов желательно использовать все гнезда револьверной головки для установки инструмента. Работы, которые могут выполнять поперечные суппорты, надо переносить на них.

При составлении технологического процесса обработки деталей на многошпиндельных автоматах и полуавтоматах необходимо руководствоваться примерным распределением функций между отдельными позициями. В частности, у шестишпиндельных автоматов в позиции 1 производят черновое и чистовое точение продольными и поперечными суппортами, центровку и сверление отверстий большого диаметра; в позиции II - быстрое сверление и продольное точение; в позиции III - черновое и чистовое точение, быстрое сверление; в позиции IV - точение и нарезание резьбы; в позиции V - нарезание резьбы, быстрое сверление, отрезку; в позиции VI - нарезание резьбы, отрезку, подачу и зажим прутка или снятие готовой детали, установку и зажим заготовки. Распределение функций между позициями - шпинделями может быть иным и зависит от конструкции станка и расположения суппортов, быстросверлильных приспособлений и резьбонарезных устройств.

Расчет и проектирование дисковых кулачков заключается в построении их профиля. Для этого необходимо распределить функции для выполнения рабочих и вспомогательных движений между отдельными участками кулачка и установить размеры, определяющие положение кривых профиля в плоскости кулачка. К профилю кулачков предъявляются следующие требования: обеспечение равномерной подачи суппортов в процессе резания; быстрый подвод и отвод инструмента с минимальной затратой времени и минимальными силами инерции; точная синхронизация движения всех суппортов. Для каждого автомата и его суппортов установлены определенные диски-заготовки, которые характеризуются следующими размерами: максимальным и минимальным диаметрами диска, в пределах которых может располагаться профиль кулачка, диаметром посадочного на распределительный вал отверстия кулачка, диаметром отверстия для фиксирования кулачка в определенном положении. Кроме того, приводятся диаметры роликов рычагов, находящихся в контакте с кулачками. Диск - заготовка разбивается на 100 равных участков, в связи с чем угол поворота кулачка оценивается количеством сотых частей (делений), на которые он поворачивается. Нулевые деления, как правило, совпадают с осью фиксирующего отверстия. Требованию равномерности подачи отвечает профиль участков рабочих ходов кулачка, очерченный по спирали Архимеда. Для построения профиля кулачка необходимо знать величины начального и конечного радиусов векторов, а также деления кулачка, между которыми располагается данный участок профиля. Построение участка профиля кулачка для нарезания резьбы имеет некоторую особенность. Для того чтобы плашка не срывала резьбу, при нарезании резьбы суппорт должен несколько отставать от инструмента, а при свинчивания - опережать его. Плашкодержатель же имеет для этой цели компенсирующую пружину. Кроме участков рабочей подачи, кулачки имеют участки, предназначенные для быстрого подвода инструмента к детали и быстрого отвода после окончания обработки. Эти участки вычерчиваются по специальным шаблонам в зависимости от времени цикла обработки. Верхняя часть шаблона предназначена для профилирования кулачков револьверной головки, нижняя - для кулачков поперечных суппортов. Для движения всех суппортов и исполнительных механизмов необходимо так проектировать кулачки, чтобы операции проходили в заданной последовательности с минимальной потерей времени между отдельными переходами. Поэтому, прежде всего надо установить размеры отдельных участков (углов поворота) кулачка в зависимости от длительности переходов, а затем расположить их в определенном порядке. За время одного цикла обработки кулачок с распределительным валом делает один оборот, т. е. поворачивается на 360º или на 100 делений. Поэтому размеры участков удобнее всего выражать количеством делений кулачка, а их расположение обозначать номерами начального и конечного деления. При распределении участков учитывают как рабочие, так и вспомогательные движения. Кулачки различных суппортов проектируют отдельно, однако, увязывая их между собой. Наиболее сложным является кулачок револьверного суппорта, поскольку он управляет работой многих инструментов.

Величина участка кулачка, соответствующая переключению револьверной головки, может оказаться настолько малой, что ролик не сможет уместиться на кулачке при переходе с одного рабочего участка на другой. Поэтому целесообразно расчет вести в зависимости от времени Т обработки детали.

Если U_в - количество делений кулачка, приходящееся на все вспомогательные движения, то для рабочих ходов остается 100 - U_в делений. Тогда количество оборотов шпинделя, соответствующее одному делению рабочих ходов,

q=	__n_{px___} 100- Uв

, а число делений кулачка на каждый рабочий переход, где n_px –

количество оборотов шпинделя за время всех рабочих переходов; n_p - количество оборотов шпинделя за время данного рабочего перехода.

Положение суппорта относительно какой-либо неподвижной плоскости, например, плоскости цанги, зависит от положения ролика на дисковом кулачке. Если ролик занимает положение, соответствующее наибольшему радиусу кулачка R_max то расстояние револьверной головки до плоскости цанги будет минимальным (L_min). Если в конце перехода револьверная головка остановится от цанги на расстоянии L= L_min, то радиус кулачка в конце хода R = R_max в начале хода R₀=R_max-1, где 1 - рабочий путь инструмента.

В общем случае L≠ Lmin, пусть L — L_min =∆ L, тогда радиус-векторы конца и начала профиля рабочего участка кулачка R= R_max - ∆ L-1. Величина L_min обычно приводится в паспорте автомата, а значением L или задаются, или определяют расчетным путем. Т.к. L=1_заг– b+h,

где 1_заг - длина выступающей заготовки. Обычно 1_заг = 1_д+В+5 мм,

где 1_д - длина детали;

В - ширина отрезного резца;

b - длина протачивания или расстояние инструмента в конечном положении от правого торца детали без учета величины а (а - путь резца при медленном подходе к детали);

h - расстояние от плоскости режущей кромки резца до револьверной головки.

Расчет и проектирование цилиндрических кулачков.

Кулачок состоит из следующих элементов: участка АВ быстрого подвода суппорта, угла β подъема этого участка, участка ВС рабочей подачи суппорта, величины h наибольшего хода суппорта на этом участке, угла γ подъема участка ВС, участка СО быстрого отвода суппорта, угла φ подъема этого участка, α _пполного угла обхвата кулачка, α _р угла обхвата рабочего участка кулачка. Углы подъема участков быстрого подвода и отвода обычно принимают: β = 30 — 40º, φ = 55 — 60º. Угол γ определяется в зависимости от принятой величины хода h. Полный угол обхвата α _п станков различной конструкции колеблется в пределах 120 - 240º. Величину подачи суппорта от цилиндрического кулачка вычисляют как и для винтовой передачи по формуле: 1об. шп. ii_рt_в=s, мм/об,

где i - передаточное отношение от шпинделя до распределительного вала, на котором установлен кулачок;

i_р- передаточное отношение рычагов, передающих движение от кулачков к суппорту;

t_в - шаг винтовой линии рабочих участков кулачка.

Из подобия треугольников:

_α _р_{_} 360º

_h_ t_Е

Отсюда

t_в=

360º α _р

Или t_в=π D_бtgγ,

где D_б — диаметр барабана.

Примеры станков с программным управлением.

Токарный станок с числовым программным управлением 1М6ЗФ306, выпускаемый Рязанским станкостроительным заводом. Станок предназначен для товарных патронно-центровых работ, выполняемых за один или несколько проходов по автоматическому циклу. В процессе обработки можно изменять по программе 24 скорости шпинделя путем переключения электромагнитных муфт в коробке скоростей зубчатого перебора шпиндельной бабки. Привод продольных и поперечных перемещений суппорта осуществляется от электродвигателей постоянного тока через редукторы и шариковые винтовые пары. В качестве программоносителя используется восьмидорожечная перфолента с системой кодирования 180. Станок осуществляет контурную обработку деталей тел вращения по двум управляемым координатам. Точность обработки на станке: овальность - 0, 015 мм; конусность на длине 300 мм - 0, 03 мм, чистота обработки соответствует 5 - 6^му классу.

Вертикально-сверлильный станок 2Р135Ф2. Главное движение, движение подачи револьверной головки и перемещение крестового стола обеспечиваются электромеханическими приводами. Для быстрой смены инструмента в револьверной головке предусмотрено устройство механизированной выпрессовки инструментов из шпинделей. На станке применена система числового программного управления «Координата С-68» в сочетании с пультом управления вертикальной координаты от штекерного табло. Программа по перемещениям крестового стола задается на пятидорожечной перфоленте кодом БЦК-5. Координатные перемещения могут также задаваться посредством декадных переключателей. Наличие числовой индексации позволяет вести визуальное наблюдение за положением крестового стола и револьверной головки в данный момент, а также позволяет контролировать правильность записи программы на перфоленте. На станке предусмотрен активный контроль выполнения заданной программы по трем координатам в процессе работы станка. В качестве датчиков отсчета перемещений по трем координатам используются круговые электроконтактные кодовые преобразователи типа КП-3.

Фрезерный консольный вертикальный станок 6Р13ФЗ. Станок предусмотрен для контурной и объемной обработки деталей сложной конфигурации из стали, чугуна, пластмасс, цветных металлов и легких сплавов. Станок оснащен устройством программного управления типа «Контур ЗП-68» со встроенным линейным интерполятором с вводом информации на пятидорожечной бумажной ленте. Код - двоично-десятичный БЦК-5. Система управления - контурная импульсношаговая с электродвигателем типа ШД-4. Наличие технологических команд обеспечивает автоматическое управление пуском и остановкой шпинделя, включением подачи охлаждающей жидкости и пр. При обработке деталей с криволинейным контуром обеспечивается точность ±0, 1мм, при обработке линейных контуров - ±0, 08 мм.

Многооперационные станки.

В последнее время у нас и за рубежом приступили к изготовлению металлорежущих станков с автоматической сменой инструментов при программном управлении, получившим название многооперационные станки (обрабатывающие центры). Эти станки предназначены для обработки корпусных деталей с отверстиями, а также деталей типа рычагов, плит, кронштейнов и т.п. Фрезерно-сверлильно-расточные станки с автоматической сменой инструментов изготовляются как с небольшим числом инструментов, помещенных в гнездах револьверных головок, так и с очень большим числом инструментов (свыше 100), находящихся в специальных магазинах различной конструкции. Появились станки токарной группы («Торнинг-центры»), у которых вместо обычных револьверных головок применяются магазины с большим числом инструментов. Важнейшими предпосылками появления станков с автоматической сменой инструментов послужило общее повышение требований к мобильности, переналаживаемости производственного оборудования в машиностроении и настоятельная необходимость автоматизации мелкосерийного производства. Станки с автоматической сменой инструментов представляют собой не просто усовершенствование конструкций станков и систем программного управления, а являются одним из общих перспективных направлений развития металлорежущего оборудования. Несмотря на усложнение конструкций и удорожание станков, их применение оказывается рентабельным благодаря повышению производительности, в основном путем резкого сокращения вспомогательного времени и улучшения организации труда, повышений точности обработки, прежде всего из-за сокращения числа перебазирований обрабатываемой детали, высокой степени автоматизации с возможностью быстрой переналадки на другую деталь.

Конструктивные особенности многооперационных станков. Это в основном одношпиндельные станки или станки с револьверными головками, шпиндели которых работают поочередно. Некоторые фирмы изготовляют станки и с двумя шпинделями, из которых один предназначается для тяжелых, а другой - для легких работ. Шпиндель может реверсироваться и автоматически фиксироваться в определенном угловом положении. Реверс используется при резьбонарезании метчиками, а угловая фиксация - при некоторых расчетных операциях и при автоматической смене инструментов. Автоматическая смена инструментов осуществляется посредством индексирования револьверной шпиндельной головки или автоматической разгрузки и загрузки шпинделя оправками с инструментами из магазина с помощью автооператоров. Станки оборудуются позиционными или непрерывными (контурными) системами программного управления всеми перемещениями узлов станка, сменой инструментов и заготовок, поворотами стола с обрабатываемой деталью, автоматическим изменением частоты вращения шпинделя и скоростью подачи. Общие схемы построения фрезерно-сверлильно-расточных станков разнообразны. Первые компоновки этих станков повторяют схемы построения обычных универсальных станков, причем многие из них изготовляются на базе серийных станков. В настоящее время многооперационные станки выполняются с компоновками по типу вертикально-сверлильных, горизонтально- и вертикально-фрезерных консольных и бесконсольных, координатно-расточных, продольно-фрезерных и портальных станков.

Наряду с разнообразием компоновок станков наблюдается разнообразие устройств автоматической смены инструментов и заготовок. Эти устройства оказывают существенное влияние на развитие компоновок станков, выдвигая ряд требований. Например, для обеспечения рациональной автоматической смены инструментов желательно, чтобы в компоновках выполнялись следующие условия: минимум координатных перемещений при смене инструментов, сохранение постоянства координат оси шпинделя при смене инструментов, расположение неработающих инструментов вне рабочей зоны станка и др.

Решающее влияние на компоновку станка в ряде случаев может оказать выбор способа смены заготовки, например, когда применяются два поворотных стола или сменные поворотные столы.

Индексация поворотных столов выполняется прецизионной, чтобы обеспечить соосность отверстий, растачиваемых с двух противоположных сторон обрабатываемой детали, а также перпендикулярность и параллельность обработанных плоскостей. Обычно индексирующиеся поворотные столы имеют четыре или восемь позиций, но иногда это число достигает 72.

Наиболее характерным признаком станков является наличие устройств для автоматической смены инструментов в процессе обработки деталей. Рациональным способом автоматической смены инструментов является применение магазина оправок с инструментами, число которых может превышать 100. Эти устройства отличаются наличием или отсутствием автооператора, расположением магазинов на станке и конструкцией самих магазинов. Автооператор имеет два захвата - для отработавшего и нового инструментов. Автоматическая смена инструмента совершается в определенной последовательности. Во время работы станка магазин индексируется в положение, в котором последующий инструмент поступает в позицию разгрузки-загрузки. По окончании работ предыдущего инструмента шпиндель 2 возвращается в положение разгрузки-загрузки.

Автооператор поворачивается из своего исходного положения и двумя захватами одновременно захватывает предыдущий и последующий инструменты. Механизм зажима освобождает оправку шпинделя. Автооператор перемещается в осевом направлении, извлекая предыдущий инструмент из шпинделя, а последующий - из магазина. Автооператор поворачивается на 180º, меняя местами предыдущий и последующий инструменты, и перемещается в осевом направлении, посылая последующий инструмент в шпиндель, а предыдущий - в гнездо магазина. Механизм зажима закрепляет новую оправку в шпинделе. Автооператор, поворачиваясь, приходит в исходное положение. Весь цикл смены инструментов занимает 5 - 6 с. Оправки с инструментами от магазина, расположенного вне бабки, к шпинделю и обратно переносятся автооператорами. Увеличение числа передающих механизмов и их усложнение не приводят к увеличению времени на смену инструментов, так как она совершается во время работы станка. Для дальнейшего сокращения времени смены инструмента применяются шпиндельные головки с двумя шпинделями - рабочим и предзагрузочным. Пока один шпиндель находится в работе, другой разгружается от отработавшего инструмента и загружается новым с помощью автооператора, скорость работы которого в этом случае может быть небольшой. По окончании работы инструмента шпиндельная головка поворачивается на 180º индексирующим механизмом и вводит в действие второй шпиндель с новым инструментом. Смена инструмента может совершаться в течение 1 - 2 с.

В многооперационных станках число используемых в работе инструментов достигает нескольких десятков. В связи с этим решается задача такого кодирования инструмента в магазине, которое допускало бы автоматическое распознавание номеров и выбор каждого последующего инструмента по сигналам программного управления. Если при применении магазина инструменты располагают по порядку их использования, то кодирования не требуется. При обмене инструментами между шпинделем и гнездом магазина порядковая нумерация не нарушается, однако инструменты в магазине постепенно смещаются на один шаг. Повторное использование инструментов возможно путем ручной их перестановки в свободные гнезда, что усложняет обслуживание и увеличивает опасность ошибок при перестановке инструментов. Поэтому располагать инструменты в магазине в порядке их очередности можно только для операции, где общее число их невелико. Кодирование инструментов позволяет избежать этих ограничений. Автоматический поиск инструмента допускает любое расположение инструментов в магазине независимо от их очередности.

Существует несколько способов кодирования инструментов - кодирование места под инструмент, применение специальных ключей, несущих код инструмента, и непосредственное кодирование оправок с инструментами. Рассмотрим сущность непосредственного кодирования оправок с инструментами.

В этом случае между конусным хвостовиком оправки и инструментом помещаются кодовые кольца. Кодирование оправок заключается в определенном расположении колец, отличающихся диаметрами.

Закодированная оправка с инструментом помещается в гнездо магазина и при его повороте воздействует кольцами на конечные выключатели, число которых должно быть равно общему числу колец. Релейная схема определяет совпадение заданного кода с сочетаниями включенных и невыключенных конечных выключателей и таким образом выбирает нужный инструмент.

Метод кодирования непосредственно оправок с инструментами имеет следующие достоинства: допускается любая последовательность загрузки магазина инструментами; нет необходимости в поиске соответствующего места для предыдущего инструмента при возвращении его в магазин; магазин поворачивается только один раз для смены инструмента, что упрощает цикл управления устройством. Отечественное станкостроение серийно выпускает многооперационные станки с программным управлением.

Продольно-фрезерный станок 6305Ф4 с горизонтальным шпинделем, числовым программным управлением и инструментальным магазином. Станок предназначен для многооперационной обработки корпусных деталей. На нем можно производить следующие операции: фрезерование плоскостей и сложных криволинейных поверхностей, расфрезерование круглых отверстий взамен чернового растачивания, сверление и растачивание отверстий. Станок имеет дисковый магазин емкостью в 24 инструмента. Любой выбранный по программе инструмент может быть автоматически установлен в шпинделе. В станке используется контурная система обработки с пятью управляемыми координатами. В качестве программоносителя применяется восьмидорожечная перфолента с системой кодирования ISO. Станок быстро переналаживается и может быть использован в серийном и мелкосерийном производстве.

Точность обработки на станке:

взаимная перпендикулярность двух боковых поверхностей на длине 500 мм - 0, 05 мм, перпендикулярность боковой поверхности к основанию на длине 500 мм - 0, 05 мм, соосность отверстий, расточенных с двух противоположных сторон на длине 500 мм - 0, 05 мм. Чистота обработки 6^го класса.

Горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточный станок 2А622Ф4 с числовым программным управлением и автоматической сменой инструмента. Станок предназначен для четырехсторонней обработки консольным инструментом крупных корпусных деталей (массой до 3т). Станок может выполнять по программе с автоматической сменой инструмента следующие операции: сверление, растачивание, развертывание отверстий, нарезание резьбы метчиками, фрезерование по прямоугольным контурам.

Магазин цепного типа, вмещающий до 100 инструментов, позволяет обрабатывать сложные детали за одну установку. Инструмент меняется не более чем за 10 с. Главный привод и приводы перемещения подвижных узлов осуществляются от электродвигателей постоянного тока с тиристорным управлением. На станке используется управляющее устройство «Размер-2», обеспечивающее перемещение по пяти координатам (по двум из них - одновременно): вертикальное перемещение бабки, продольное и поперечное перемещения стола, поворот стола, продольное перемещение выдвижного шпинделя. Программируются также скорость вращения шпинделя, скорость перемещения подвижных узлов, автоматическая смена инструментов. Задание программы и ее обработка производятся в абсолютной системе. В качестве датчиков точного перемещения использованы развернутые сельсины. Программа записывается на восьмидорожечной перфоленте в системе 180.

Точность обработки на станке:

точность установки координат на всей длине перемещения 0, 04 мм; цена отсчета линейных координат по цифровой индикации 0, 01 мм, угловых - 0, 01 рад. Чистота обработки 6^го класса.

Нижнегородский завод фрезерных cтанков выпускает горизонтальный фрезерно-сверлильно-расточной станок с крестовым поворотным столом ГЦ-08. Станок предназначен для многооперационной обработки корпусных деталей. На нем можно производить следующие операции: фрезерование, контурное фрезерование, сверление и растачивание отверстий, нарезание резьбы. Станок имеет магазин цепного типа емкостью в 30 инструментов. Любой выбранный по программе инструмент может быть автоматически установлен в шпинделе.

Многооперационные станки являются новым этапом развития программного управления. Они позволяют эффективно осуществлять программу большого объема. Если на отдельных простых операциях фрезерования, сверления, резьбонарезания и т. д. возможности станков программного управления не используются и применение их часто является нерациональным, то интеграция простых операций в одну общую совокупную программу обработки делает применение станков программного управления рациональным и экономически эффективным. Возможность быстрой переналадки станка на новую деталь делает многооперационные станки особо эффективными в условиях мелкосерийного производства.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒