Глава11 электрооборудование агрегатных станков

11-1 НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ

Агрегатными называются специальные много инструментальные станки, соби-раемые из стандартных (нормализованных) и специальных узлов или агрегатов. К стан­дартным узлам относятся силовые (шпиндельные го­ловки, поворотные столы, станины, гидравлические устройства (гидропанели, гидроприводы) и др.

Агрегатные станки предназначаются для применения в условиях крупно-серийного и массового производства для выполнения сверлильных, расточных, резь-бофрезерных и реже - фрезерных и других работ. На электромашиностроительных заводах страны агрегатные станки применяются для обработки различных деталей электродвигателей: подшипниковых щитов, крышек, станин и т.п. Изделия на таких станках обрабатываются одновременно многими инструментами с одной, двух или нескольких сторон в зависимости от конфигу­рации детали, которая устанавливается и закрепляется на столе станка. Поэтому агрегатные станки отличают­ся более высокой производительностью, чем универсальные станки. При обработке изделий на агрегатных станках сокращаются число рабочих и производственные площади при том же объёме продукции.

На рис.12-1 показан общий вид трёхстороннего сверлильного многошпиндель-ного агрегатного станки с тремя силовыми головками 2. Две головки установлены го-ризонтально и совершают перемещения по направля­ющим станины 1, третья головка расположена верти­кально и перемещается по колонне 4. Все головки име­ют одинаковое устройство и состоят из корпуса 2, шпин­дельной коробки 3, в которой размещаются рабочие шпиндели с режущим инструментом, и приводного элек­тродвигателя 7. Обрабатываемая заготовка закрепля-

ется в приспособлении 5, которое устанавливается на подставке (столе) 6. При после-довательной обработке нескольких заготовок вместо неподвижного приспособ­ления 5 применяют поворотный стол, на котором крепятся заготовки.

Силовые головки выполняются с механической или гидравлической системой по-дачи. В современных агре­гатных станках наибольшее распространение получили силовые головки с гидравлическим приводом подачи. Гидравлические головки делятся на самодействующие и несамодействующие.

В самодействующих силовых головках гидронасос и гидропанель (распределительное устройство гидросис-

темы) встроены в головку и совершают вместе с ней поступательное движение при подаче головки. Резерву­аром для масла служит корпус головки. В таких головках шпиндели и гидронасос приводятся во вращение от одного электродвигателя, поэтому подача режущего инструмента при невращающихся шпинделях невозможна.

Общий вид самодействующей силовой головки по­казан на рис.12-2. С передней стенкой корпуса головки соединена болтами шпиндельная коробка 2, на кронш­тейне задней стенки установлен электродвигатель 6. В корпусе головки находятся гид-ронасос 5 и гидропанель 4. Через вал 3 и зубчатые шестерни шпиндельной коробки получают вращение шпиндели 1 с инструмен­тами. С нижней частью корпуса головке жёстко соеди­нён гидроцилиндр 7, шток поршня которого укреплён в станине станка. При подаче масла в левую полость ци­линдра головка получает движение по направлению к детали 5, при подаче масла в правую полость - от де­тали.

Промышленность выпускает несколько типов самодействующих силовых головок с двигателями мощ­ностью от 1,1 до 22кВт и усилием подачи от 10 до 100 кН. Максимальный ход головок - от 250 до 1000мм.

В несамодействующих силовых головках гидрона­сос и гидропанель уста-навливаются на станке вне си­ловой головки. Главный двигатель осуществляет только вращение шпинделей. Вращение насоса гидросистемы производится от отдельного двигателя. Для масла пре­дусматривается отдельный резервуар.

Несамодействующие головки широко применяются в агрегатных много-позиционных станках, имеющих не­сколько силовых головок. В этом случае исполь-зуется одна централизованная гидравлическая система, сокра­щается количество насосов и приводов к ним, но ус­ложняется система трубопроводов.

Нарезание резьбы на агрегатных станках обычно производится с применением стандартных электромеха­нических резьбовых головок. Подача такой головки осу-ществляется при помощи винтового механизма, при­водимого во вращение от главного двигателя, чем достигается точное согласование движений резания и по­дачи. Реверсирование шпинделей и подачи осуществля­ется реверсированием двигателя.

11-2. ЦИКЛЫ ДВИЖЕНИЙ СИЛОВЫХ ГОЛОВОК АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ

В зависимости от назначения агрегатного станка и выполняемых на нём операций силовые головки могут совершать различные циклы движений. В наиболее распрост-ранённом цикле силовая головка с режущими инструментами сначала быстро подводится к детали,

затем скорость движения снижается, и происходит ра­бочая подача. После окончания обработки головка быстро отводится в исходное положение (рис.12-3,а). Управление производится автоматически в функции пути с помощью конечных выключателей, устанавлива­емых на станине станка по ходу движения головки.

При обработке отверстий под болты комбинирован­ным инструментом вначале производится их сверление (или зенкерование) с нормальной рабочей подачей s₂, затем осуществляется автоматический переход на меньшую подачу s₁ , при которой произ-водится зенкеро­вание. Схема цикла движений головки для этого случая показана на рис. 12-13,6.

Для цековки торцевых поверхностей около рассвер­ленных отверстий в конце рабочего хода производится вращение инструмента без подачи - работа на жёст­ком упоре (рис.12-3,в). Силовая головка останавлива­ется, упираясь в специальный винт, установленный на неподвижном кронштейне.

Давление масла в гидро­системе повышается, и после выдержки времени реле давления, головка воз­вращается в исходном положение.

При сверлении глубоких отверстий необходимо пе­риодически выводить сверло из детали для удаления стружки и его охлаждения. Цикл движения силовой головки, соответствующий этому случаю, показан на рис.12-3,г. По окончании сверления головка с инстру­ментами отводится в исходное положение. Возможны другие циклы движений силовых головок. Управле­ние циклами производится, как правило, при помощи средств электроавтоматики.

11-3. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ

Главный привод агрегатных станков осуществляет­ся, как правило, от асин-хронных короткозамкнутых двигателей с внешним обдувом. Выбор мощности дви­гателя головки производится по наибольшей сум­марной мощности резания рабочих шпинделей с уче­том потерь в передачах:

где 1,25 - коэффициент, учитывающий возможные из­менения режимов резания; Р_z - суммарная мощность резания всех шпинделей головки,кВт; n_ном,_шп - КПД шпиндельной коробки при номинальной нагрузке.

Так как двигатель головки часто не отключается во время пауз, следует учитывать нагрузку его в эти периоды, которая определяется потерями холостого хода шпиндельной коробки, т.е. Р₀=аР_z. Коэффи­циент а равен:

где а и b - коэффициенты постоянных ипеременных потерь в двигателе (§7-3).

Учитывая, что угловая скорость двигателя во время его работы не изменяется, можно определить эквива­лентную мощность по формуле:

Pptp +Poto

Pэкв= ------------------ , где tо=tбыстр,подв.+ tбыстр. отв + tраб, на упоре.

При удачном предварительном выборе мощности двигателя должно выполняться соотношение Р_Ном>Pэкв. Кроме того, следует проверить двигатель по до­пустимой кратковременной перегрузке с учетом воз­можного снижения U_с на 10%:

tp + to

Мощность на стемы, кВт, определяется производительностью насоса инеобходимым давлением масвалу двигателя насоса гидросила:

где Q - производительность насоса,м³/с; Н - давление масла в гидросистеме, Н/м²; n_нас, n_п - КПД насоса и передачи; k_з=( 1,2-1,3) – коэффициент запаса.

11-4. ЭЛЕКТРОПРИВОД И СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТНОГО СТАНКА С САМОДЕЙСТВУЮЩЕЙ ГОЛОВКОЙ

В качестве примера агрегатного станка с самодействующей силовой головкой рассмотрим односто­ронний горизонтальный агрегатный станок, предназна­ченный для глубокого сверления. В таких станках во избежание выхода из строя в процессе обработки свер­ла несколько раз выводятся из отверстий для охлаж­дения и удаления стружки охлаждающей жидкостью.

На рис.12-4,а изображена схема автоматизации процесса глубокого сверления детали 1 с применением самодействующей сверлильной силовой головки 2. На кор-пусе головки укреплено три упора (А, Б и В), кото­рые в определенных точках пути нажимают на тол­катели путевых переключателей ВК1-ВК4. На стани­не станка укреплен упор Г, перемещающий рычаг Р, который нажимает на толкатель переключателя ВК5. Переключатели ВК1-ВК5 управляют перемещениями силовой головки. Последовательность работы переклю­чателей поясняется циклограммой работы станка, ко­торая показана на рис.12-4,6. В исходном положении нажаты переключатели ВК1 и ВК2, а переключатель ВК5, расположенный на головке, находится в осво­бождённом состоянии.

Электрическая схема станка приведена на рис.12-5. Нажатием кнопки КнП включается контактор КЛ1двигателя силовой головкиД1, начинают вращаться шпин-дели и гидронасос. Воздействием на кнопку КнВ включается контактор КЛ2 дви-гателя насоса охлаждения Д2, при этом срабатывает промежуточное реле РП1 и получает питание электромагнит ЭмВ. Си­ловая головка быстро подводится к детали, освобож­дая переключатели ВК1 й ВК2, при этом контакт ВК1

отключает цепь питания ЭмВ, а контакт ВК2 подготавливает цепь включения электромагнита ЭмН. При подходе сверла к обрабатываемому изделию происходит переключение на гидропанели (на схеме не пока­зано) и головка начинает пере-мещаться со скоростью рабочей подачи. В конце первого прохода упор А на­жимает на переключатель ВКЗ; включается реле РП2 и получает питание электромагнит ЭмН. Силовая головка быстро отводится назад. Размыкается контакт ВКЗ, но реле РП2 остается включённым через свой контакт, подготавливая цепь включения реле РПЗ. В исходном положении упором В нажимается переключатель ВК2, теряет пи-тание электромагнит ЭмН и включается реле РПЗ, которое своим размыкающим контактом отключает реле РП2. В этом же положении головки замыкается контакт ВК1, включается электро­магнит ЭмВ, и головка движется вперёд. Осу­ществляется второй проход, при котором опять под действием упора А замыкается контакт ВКЗ, но ре­ле РП2 не включается, так как размыкающий контакт РПЗ разомкнут.

В процессе второго прохода упор А нажимает на переключатель ВК4, раз-мыкающий контакт которого

отключает реле РПЗ, а замыкающий включает реле РП4. В конце второго про-хода упором Б нажимается переключатель ВКЗ, включается реле РП2 и головка быстро отводится назад. В исходном положении размыкается контакт ВК2, включается реле РПЗ, от­ключается реле РП2 и электромагнит ЭмН и включа­ется ЭмВ. Совершается третий проход головки, упоры 2 раза нажимают на переклю­-чатель ВКЗ и 1раз - на ВК4, но реле РПЗ и РП4 остаются включенными.

В конце сверления от упора Г срабатывает перек­лючатель ВК5, размыкающий контакт которого отклю­чает контакторы КЛ2 и реле РП1-РП4, а замыкаю­щий - включает электромагнит ЭмН. Происходит тре­тий и последний в цикле быстрый отвод головки в исходное положение, в котором нажимаются переклю­чатели ВК2 и ВК1, но движение головки вперёд не может произойти, так как реле РП1 отключено. После установки очередной детали и нажатия кнопки КнВ осуществляется новый цикл работу силовой головки и т.д.

При нажатии кнопки КнН в любом промежуточном положении головки отклю-чаются все реле и контактор КЛ2, включается электромагнит ЭмН, и силовая головка быстро отводится в исходное положение.