3.7.3. Многошпиндельные прутковые автоматы

Гамма горизонтальных многошпиндельных автоматов построена на базе шестишпиндельных моделей, принятых за основные. Подобие основных узлов и механизмов, высокая унификация обеспечивают высокое качество изготовления, стабильную точность и высокую надежность станков. На многошпиндельных автоматах выполняют центрование, черновую, чистовую и фасонную обточку, подрезку, снятие фасок, проточку канавок, сверление, зенкерование, развертывание, нарезание наружных и внутренних резьб, фрезерование шлицев, отрезку. Кроме того, можно выполнять операции без снятия стружки: накатку рифлений, клеймение цифр и марок, накатку резьбы, раскатку отверстий, обкатку цилиндра, конуса и сферы (рис. 3.57).

Направление вращения шпинделей в многошпиндельных автоматах не меняется при обработке. Поэтому нарезание резьб метчиками и плашками производят при отставании инструмента, а свинчивание – посредством обгона вращающейся детали. Для фрезерования шлицев используют специальное приспособление, обеспечивающее помимо вращения фрезы синхронное с рабочим шпинделем вращение фрезерной головки (рис. 3.57, поз. 111).

Горизонтальные многошпиндельные автоматы характеризуются последовательным принципом действия, когда операции по обработке детали равномерно распределяются по всем позициям 1 - VI. При большом числе шпинделей на шестишпиндельных и, особенно, на восьмишпиндельных автоматах применяется параллельно-последовательный принцип действия, когда одна или две детали с базированием по отверстию и наружной поверхности на станках с двойной индексацией проходят одновременно последовательную обработку.

Автомат 1Б240-6 (рис. 3.58) является базовой моделью многошпиндельных автоматов. При использовании постоянных кулачков автомат имеет ре гулируемый ход продольного и поперечных суппортов, что упрощает и ускоряет наладку. Автомат предназначен для изготовления деталей из прутков круглого и многогранного сечения.

Рис. 3.58. Кинематическая схема шестишпиндельного пруткового автомата

Техническая характеристика. Наибольший диаметр прутка 40 мм, наибольшая длина подачи прутка 180 мм; частоты вращения шпинделей 154- 2120 мин^-1; число скоростей - 24; наибольший рабочий ход продольного суппорта 166мм, поперечных верхних суппортов 65 мм, средних и нижних 40 мм; время холостого хода - 2,7 с; время обработки одной детали - 288 с.

Каждая позиция шпинделей обслуживается продольным и поперечным суппортами. Две верхние позиции могут оснащаться дополнительными устройствами, имеющими независимую подачу. В пяти позициях продольного суппорта могут быть установлены приспособления для сверл, разверток, резьбовых плашек и метчиков. На первой шпиндельной позиции используется откидной упор для выдвижения прутка на размер обработки.

Кинематическая группа скорости резания Ф_v(В₁) простая. Ее внутренняя связь – вращательные пары:

корпус шпиндельного блока → шпиндели заготовок (В₁).

Внешняя связь – кинематическая цепь главного движения:

М₁ → 124/317 → i_v → (55/37 или 25/67) 45/45 → 49/38 → шпиндели (В₁).

Группа настраивается только на один параметр – скорость (резания) двухколесной гитарой зубчатых колес i_v = А/Б. Для этой гитары РП имеют вид:

п_М1 мин^-1 → п_ш мин^-1

УКЦ:

ФН при зацеплении 55/37 и 25/67 имеет вид соответственно

i_v1 = п_ш/1047; i_v2= п_ш/263.

Блок зубчатых колес 37 – 67 используют для быстрого переключения частоты вращения шпинделей. Для точной настройки частот вращения шпинделей служит комплект из 12 пар сменных зубчатых колес А, Б.

При нарезании резьбы метчиками и плашками вращательное движение инструментальному шпинделю, установленному на продольном суппорте, сообщается от вала V посредством двухколесных гитар c/d и e/f. Процессом нарезания резьбы управляет плоский кулачок барабана 13, установленного на РВ, посредством переключения муфты М₂ При нарезании резьбы движение инструментальному шпинделю сообщается через гитару c/d, а при свинчивании – через гитару e/f.

РП для обеих гитар имеют вид:

п_ш мин^-1 → п_и мин^-1,

где п_и – круговая частота вращения инструмента.

УКЦ:

п_и = 38/49 ∙ М₂ ∙ c/d или e/f

ФН:

c/d = e/f = 6,1 п_и.

При нарезании резьбы

п_и = п_ш – п_v,

где п_v = 1000 v/πД; v – скорость резания, м/мин; Д – средний диаметр резьбы.

При свинчивании (вывинчивании) инструмента

п_и = п_ш + п_с,

где п_с = (2 - 3) п_v.

Быстросверлильный шпиндель устанавливается на продольном суппорте и соединяется с валом 21. Направление вращения этого шпинделя противоположно направлению вращения шпинделей заготовок. Вращательное движение быстросверлильному шпинделю сообщается от электродвигателя М₁ по внешней связи группы скорости резания до центрального вала V и далее через передачи 42/20, сменное колесо к и вал 21.

Группа подачи Ф_s(П₂) выполняет также функцию системы временного управления циклом обработки, включающем управление рабочими и вспомогательными движениями исполнительных органов станка и последовательностью выполнения этих движений.

Внутренняя связь группы:

направляющие станины → поперечные и продольный суппорт (П₂).

Внешняя связь – кинематическая цепь, соединяющая электродвигатель М₁ с РВ (вал Х), выполняющем в приводе подач функцию ТВ:

М₁ → 124/317 → i_v → (55/37 или 25/67) 45/45 → 25/25 → i_ц = а/б → 3/22 →43/43 → 1/42 → РВ → кулачки (ТВ) 9,10 → рычаги → поперечные суппорты (П_{2 поп}) и барабан (ТВ) 13 → продольный суппорт (П_{2 прод}).

Группа настраивается на путь, скорость и исходное положение суппортов жесткими программоносителями, функцию которых выполняют кулачки 9, 10 и барабан 13. Гитара i_ц используется для задания времени обработки.

РП для гитары i_ц:

,

УКЦ:

ФН:

.

Ускоренное вращение для вспомогательных движений РВ получает от вала 11 при включении фрикционной муфты М₁ от кулачкового барабана 13. Обгонная муфта М_о на валу VIII разъединяет цепь рабочей подачи от цепи ускоренного вращения. Ускоренный ход РВ (УКЦ)

.

При переключении вращения РВ с быстрого хода на медленный включается тормоз Т на валу VIII, управляемый от РВ синхронно с муфтой M₁.

Поперечные суппорты приводятся в движение рычажной системой от дисковых кулачков 9 и 10, установленных на РВ. Диапазон рабочих ходов суппортов при четырех сменных кулачках обеспечивается регулируемыми рычагами. Изменение плеч рычага обеспечивается переставной тягой.

Продольный суппорт предназначен для установки резцедержавок с инструментами и приспособлений для сверлильных и резьбонарезных работ. В поперечном сечении продольный суппорт имеет шестигранную (по числу рабочих позиций) форму с направляющими для приспособлений типа «ласточкин хвост». Продольный суппорт скользит по трубе, охватывающей центральный вал, и имеет призматические направляющие в траверсе 11, с которой он соединен верти-кальным кронштейном 28. Продольный суппорт имеет быстрый подвод на длине 120 мм, медленный рабочий ход, регулируемый в пределах 20-80 мм, и быстрый отвод. Такой цикл движения осуществляет двухреечный механизм, размещенный в каретке 18 с шестерней z = 18, т = 4 мм. Рейки 17 и 29 находятся с обеих сторон и при вращении реечной шестерни получают противоположное движение. Каретка связана с барабаном 13 на РВ, рейка 17 тягой 16 и рычагом 15 - с барабаном 14, а рейка 29 - с кронштейном 28 продольного суппорта 22. При вращении РВ первой в движение приводится каретка от кулака барабана 13. Рычаг, а с ним и рейка 17 стоят неподвижно, так как на барабане 14 в данный момент проходит постоянный участок. По неподвижной рейке 17 обкатывается реечная шестерня, двигаясь вместе с кареткой, и выдвигает рейку 29. На рейке 29 суммируются два движения: от хода каретки и вращения реечной шестерни. Продольный суппорт получает ход в 2 раза больше хода каретки. Происходит быстрый подвод суппорта к рабочим шпинделям. Затем на равномерном участке кулачка барабана 13 каретка останавливается по упору. Второй кулак барабана 14 медленно поворачивает рычаг 15, который через тягу 16 перемещает рейку 17. Реечная шестерня поворачивается уже вокруг неподвижной оси, медленно перемещает рейку 29, а с ней и суппорт. Изменяя место закрепления тяги 16 на рычаге 15, получают разный ход суппорта при постоянном радиусе кулачка.

Шпиндельный блок является основным узлом автомата и определяет точность обработки. Шпиндельный блок включает барабан, группу шпинделей, механизмы подъема, поворота и фиксации барабана (рис. 3.59). В барабане 1 расточены цилиндрические гнезда под опоры шпинделей 2. На барабане установлен венец зубчатого колеса 3, служащий для поворота шпиндельного блока. В корпусе барабана размещены фиксирующие замки 5 для рычагов фиксации 6 и запирания 14.

Периодический поворот блока и его фиксация осуществляется проcтой, ненастраиваемой группой деления Д(В₄). Ее внутренняя связь:

корпус → шпиндельный блок (В₄).

Внешняя связь:

М₁ → 124/317 → i_v → (55/37 или 25/67) 45/45 → 25/25 → i_ц = а/б → 3/22 → 43/43 → 1/42 → РВ → поводок 7 → мальтийский крест 6 → 64/48 → вал XIII → 62/124 →шпиндельный блок и барабан с трубами для прутковых заготовок.

Параметр путь, т. е. поворот шпиндельного блока на угловой шаг, равный 1/6 обеспечивается четырехпазовым мальтийский крестом. Поворот блока осуществляется на поддерживающей колодке. Перед поворотом производится расфиксация и подъем барабана на 0,3-0,4 мм от опорной поверхности. От кулака 11 РВ приводится в движение рычаг 10, который через тягу 9 выбирает зазор Б и поворачивает промежуточный рычаг 8. Последний выводит из гнезда замка 5 фиксирующий рычаг 6, а через тягу 12 и регулировочный стержень 13 - запирающий рычаг 14 из противоположного относительно вертикальной оси гнезда. Затем от другого кулака РВ через рычаг 7 и тягу 4 поворачивается ка-

чающийся на оси 16 рычаг 17 с опорной колодкой 15, поднимая шпиндельный блок. После поворота блок опускается на поверхность и фиксируется рычагами 6 и 14.

О собенности настройки и наладки многошпиндельных автоматов. Одновременная обработка деталей накладывает особые условия на разрабатываемый технологический процесс, заключающийся в необходимости выдерживать равную продолжительность обработки на позициях и выбирать режимы обработки (главным образом скорость резания) с учетом постоянства частоты вращения шпинделей. Наличие приспособлений 26 (см. рис. 3.58) с независимым вращением от вала VII со сменными шестернями c, d и e, f, вала 21 и независимой подачей от кулаков 12 РВ через рычажную систему 27 инструментальных шпинделей, устанавливаемых на продольном суппорте 22, позволяет для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы устанавливать наиболее выгодные режимы обработки.

Рис. 3.60. Циклограмма работы многошпиндельного пруткового автомата

При разработке процесса длины рабочих ходов выбирают так, чтобы при заданных режимах время обработки было одинаковым. Выявляется лимитирующая операция, на которой длинный проход невозможно разделить на два из-за удорожания оснастки и потери, точности обработки. На других позициях, исходя из времени лимитирующей операции, режимы следует понизить до выравнивания времен. Необходимо стремиться к минимальному числу инструмента.

Последовательность обработки деталей строят так, чтобы на позициях 1, 11, 111 выполняли черновые, а на позициях 1V, V, V1 – чистовые операции. Такое построение обеспечивает наиболее рациональный сход стружки в корыто с нижних позиций, а минимальный сход стружки с верхних суппортов, попадая в зону черновой обработки, не оказывает существенного влияния на стружкообразование. Отвод стружки из корыта станины 1 производят шнеком 2, привод которого осуществляется от электродвигателя М₃ через червячную передачу 1/50, цепную передачу 10/20 и коническую 20/40.

Из рис. 3.57 и 3.60 видно, что суппорты вступают в работу одновременно при угле 210⁰ поворота РВ и заканчивают работу при угле 360°.

При наладке автомата используется привод наладочного вращения РВ от электродвигателя М₂. При наладке посредством муфты М3 рабочий привод РВ отключают, и при включении электродвигателя М₂ образуется кинематическая цепь наладочного вращения РВ:

.

Охлаждение инструмента в зоне обработки осуществляют подачей СОЖ с помощью лопастного насоса 20, приводимого в действие цепной передачей 20/15 от вала 11. Соосно лопастному насосу на одном и том же валу установлен шестеренный насос смазки.