Целевые механизмы Устройства для автоматической смены инструментов
Характерной особенностью станков с ЧПУ является наличие у них устройств автоматической смены инструментов (АСИ), основная цель которых – сокращение времени простоя станков, затрачиваемого на смену инструмента.
На токарных станках с ЧПУ, входящих в состав гибких производственных модулей (ГПМ), в качестве устройств АСИ широко применяются многопозиционные револьверные головки. Необходимые инструменты устанавливаются в револьверную головку в последовательности, соответствующей технологическому процессу. Смена инструмента осуществляется по заданной программе поворотом и фиксацией головки или линейным перемещением головки (в случаях, когда в одной позиции установлено несколько инструментов).
На рис. 27 представлены различные компоновки устройств АСИ токарных ГПМ на базе револьверных головок.
Рис. 27. Многопозиционные револьверные головки.
На сверлильных станках с ЧПУ смена инструментов осуществляется с помощью многошпиндельных револьверных головок, либо инструментальных магазинов с автооператором.
Револьверная многошпиндельная головка (рис. 28 ) представляет собой несколько инструментальных шпинделей, смонтированных в общем поворотном корпусе. Инструменты во время настройки станка закрепляют в шпинделях, и их смена при обработке осуществляется индексацией корпуса головки. Смена инструмента с помощью револьверной головки осуществляется просто и с минимальным временем (2-3 с).
Рис. 28. Накопители инструментов револьверного типа.
Используются револьверные головки, в которых оси инструментов 1 (рис.28,а) располагаются перпендикулярно или параллельно (рис.28,б) оси головки 2. В некоторых станках применяют револьверные головки с расположением осей инструментов под углом к оси головки (рис.28,в).
Недостатки револьверных многошпиндельных головок: ограниченность числа инструментов (6-8 шпинделей), ограниченность рабочей зоны инструментов (соседние инструменты препятствуют увеличению рабочего хода), недостаточная жесткость и точность сравнительно коротких шпинделей, размещенных в головке.
Устройства для смены инструмента в шпинделе многоцелевого (многооперационного) станка выполняются на базе дисковых, цепных или барабанных магазинов – накопителей инструмента. Инструменты устанавливают в магазины в специальных оправках. В соответствии с программой обработки инструменты автоматически выбираются из магазина и загружаются в шпиндель станка. Использованные инструменты автоматически возвращаются в магазин.
Инструментальные магазины могут располагаться на шпиндельной бабке, на колонне или станине или вне станка в зависимости от его компоновки.
Рис.29. Компоновка инструментальных магазинов
Наибольшее распространение получили магазины дискового и барабанного типа (рис.29,а-д). Магазины цепного типа (рис.29,ж) позволяют свободно изменять его емкость при высокой компактности и без существенного изменения конструкции станка.
Многооперационные станки с инструментальными магазинами оснащаются автооператорами, которые осуществляют смену инструмента в шпинделе станка. Автооператоры могут быть одно-, двух- и много захватными. Зажим инструментальных оправок осуществляется в радиальном направлении за шейку оправок механизмами захвата с подпружиненным поджимом или механизмами клещевого типа (рис.30 ).
Рис.30. Механизмы захвата
Наиболее широкое применение получили загрузочные двухзахватные автооператоры с вращательным движением захватов (рис. 31 ). Во время работы станка магазин 1 устанавливается в положение, в котором последующий инструмент поступает в позицию разгрузки-загрузки (рис. 31,а). После окончания работы предыдущего инструмента шпиндель возвращается в положение разгрузки-загрузки. Автооператор 2 поворачивается и двумя захватами одновременно захватывает предыдущий 3 и последующий 4 инструменты (рис. 31,б). Механизм зажима освобождает оправку в шпинделе, и автооператор перемещается в осевом направлении, извлекая предыдущий инструмент из шпинделя, а последующий из магазина (рис. 31,в). Далее автооператор поворачивается на 180о, меняя местами предыдущий и последующий инструменты (рис. 31,г), и, перемещаясь в осевом направлении, устанавливает последующий инструмент в шпиндель, а предыдущий – в гнездо магазина (рис. 31, д, е). Механизм зажима закрепляет новую оправку в шпиндель, а автооператор поворачивается в исходное положение. Весь цикл смены инструментов совершается за 5–6 с.
Рис.31. Двухзахватный автооператор
Устройства для зажима инструментов в шпинделе станка. В наиболее распространенных зажимных устройствах зажим осуществляется пакетом тарельчатых пружин, а разжим – гидроцилиндром. В этих устройствах передний конец тяги оснащен замком, который может быть выполнен в виде шарикового, цангового, рычажного или кулачкового захвата, взаимодействующего с переходником, ввернутым в резьбовое отверстие оправки инструмента.
Устройства для автоматической смены заготовок изложены в учебном пособии по практическим занятиям.