Технологическое оборудование машиностроительных производств (Схиртладзе, 2002)

Рис. 133. Механизм включения продольной подачи

Рис. 134. Механизм запирания муфты

на 45° обеспечивает различную величину хода штока 2 (рис. 134), который, воздействуя на конечный выключатель, включает электро­ магнит быстрого хода.

Механизм запирания муфты (рис. 134) предназначен для подготов­ ки станка к работе в автоматическом цикле. При нажатии на вал-ше­ стерню 2 рейка 3 расцепляется с зубчатым колесом 4 и зацепляется с валом-шестерней 2. При повороте вала 2 кулачковая муфта перемеща­ ется и входит в зацепление с кулачковым зубчатым колесом. С этого момента рукоятка продольного хода включаться не может. Запирание муфты можно выполнить только при среднем (нейтральном) положе-

220

НИИ рукоятки. Это обеспечивается Т-образным пазом в колесе 4 и штифтом 5, установленным в корпусе салазок. При нажатии на валшестерни 2 конусом 1 и пальцем 13 (рис. 132) размыкаются контакты конечного выключателя, блокирующего цепь включения поперечной и вертикальной подач. Это исключает включение при запертой кулач­ ковой муфте продольного хода двух движений одновременно: стола и салазок или стола и консоли.

Делительныеголовки.Технологические возможности фрезерных станков расширяют делительные головки. Они служат для периодиче­ ского поворота обрабатываемой заготовки вокруг оси (при обработке зубьев, шлицев, пазов и др.) на равные или неравные углы, а также для непрерывного вращения заготовки, согласованного с продольной по­ дачей стола станка при нарезании винтовых канавок. Различают голо­ вки для непосредственного деления; многошпиндельные; уни­ версальные; оптические. Делительные головки оснащаются принад­ лежностями: шпиндельными валиками; передним центром с поводком; домкратом; хомутиками; центровыми оправками и консольными оп­ равками для установки заготовки; универсальными подкладками; за­ дней бабкой; гитарами сменных зубчатых колес; трехкулачковыми патронами.

При обработке с использованием делительной универсальной го­ ловки заготовку 1 (рис. 135, а, 6) устанавливает на оправке в центрах шпинделя 6 головки 2 и задней бабки 8. Модульная дисковая фреза 7 получает вращение, а стол станка — рабочую продольную подачу. После каждого периодического поворота заготовки зубчатого колеса обрабатывается впадина между соседними зубьями. После обработки впадины стол ускоренно перемещается в исходное положение. Цикл движений повторяется до полной обработки всех зубьев колеса.

Рабочую позицию заготовки устанавливают и фиксируют при вращении шпинделя 5рукояткой 5 по делительному диску ^ с лимбом. Пружинное устройство фиксирует рукоятку 3 при попадании в соот­ ветствующее отверстие делительного диска. На последнем с двух сторон концентрично расположены по одиннадцать окружностей с числами отверстий 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66.

Универсальные делительные головки подразделяют на лимбовые (рис. 136, а, б, в) и безлимбовые (рис. 136, г). Вращение рукоятки 1 относительно лимба 2 передается через зубчатые колеса 5, б и червяч­ ную передачу 7, ^шпинделю. Головки настраивают на непосредствен­ ное, простое и дифференциальное деление.

Непосредственное деление. Обеспечивается установкой на шпин­ деле делительного диска с 30 равномерно расположенными отверсти­ ями. Диск поворачивают рукояткой й выполняют деление окружности

221

Рис. 135. Схема обработки в делительной головке:

а — зубьев колеса, б — винтовой канавки

на 2, 3, 4, 5, 6, 15 и 30 частей. При использовании специального делительного диска можно выполнить деление на неравные части.

Простое деление (рис. 136, а) на Z равных частей выполняют при вращении рукоятки относительно неподвижного диска согласно сле­ дующей кинематической цепи: 1/Z= np{Zs/Ze) х (Z^/Zg), где (Zs/Ze) х x{Zj/Zs) = l/N\ Лр — число оборотов рукоятки; N— характеристика го­ ловки (обычно 7V= 40). Тогда 1/Z= щ х {1/N), откуда щ — N/Z- А/В, где В— число отверстий, на которое нужно повернуть рукоятку. Раз­ движной сектор 5 (рис. 135, а), состоящий из двух радиальных линеек раздвигают на угол, соответствующий числу А отверстий, и скрепляют линейки. Если левая линейка упирается в фиксатор рукоятки, то правая совмещается с отверстием, в которое нужно при очередном повороте ввести фиксатор.

Пример. Настроить делительную головку для фрезерования зубьев цилиндрического колеса с Z= 100. Характеристика головки Л^= 40; п, = N/Z^ А/В = 40/100 = 4/10 = 2/5 = 12/30, т. е. Л = 12 и Л = 30. Таким образом^ используют окружность делительного диска с числом отверстий 5 = 30, а раздвижной сектор настраивают на число отверстий /1 = 24.

222

Рис. 136. Кинематические схемы универсальных делительных головок:

а, б, в — лимбовые, г — беалимбовые

Дифференциальное деление используют в случае, когда нельзя подобрать делительный диск с нужным числом отверстий. Если для числа Z на диске нет нужного числа отверстий, принимают число 2^, близкое к Z, для которого имеется соответствующее число отверстий. Разность (l/Z— l/Zф) компенсируют дополнительным поворотом шпинделя головки на эту разность. Она может быть положительной (дополнительный поворот шпинделя направлен в ту же сторону, что и основной) или отрицательной (дополнительный поворот отрицателен). Это обеспечивают дополнительным поворотом делительного диска относительно рукоятки, т. е. если при простом движении рукоятку поворачивают относительно неподвижного диска, то при дифферен­ циальном делении рукоятку вращают относительно медленно враща­ ющегося диска в ту же или противоположную сторону. Вращение диску передается от шпинделя головки через сменные колеса а — Ь, с— d (рис. 136, б) коническую пару Ри 7(?и зубчатые колеса J и 4. Величина дополнительного поворота рукоятки щ^— N{\/Z— l/Zф) = (l/Z) х

^{a/b) X {c/d) X (2^/Z,o) X (Z3/Z4).

223

определяем по уравнению: {а/Ь) X {c/d) = ЛУС= [(2^ - Z)/Z^] = =(40/1)[(100-99)/100] = 40/100.

Безлимбовые делительные головки (рис. 136, г) не имеют делитель­ ных дисков. Рукоятку поворачивают на один оборот и фиксируют на неподвижном диске 2. При простом делении на равные части кинема­ тическая цепь имеет вид: l/iai/bj) х {ci/di) х {Z-^/Z^) = 1/Z

Учитывая, что Z3/Z4 = Л^, получаем («2/^2) х (сг/^г) = N/Z. Оптические делительные головки (рис. 137) обеспечивают деление

с повышенной точностью и состоят из корпуса 7, стеклянного диска 2, имеющего 360 точных градусных делений, видимых в микроскоп 3. Оптическая система имеет 60 делений для отсчета угловых минут. Закрепляют в шпинделе головки и поворачивают на требуемый угол с отсчетом через окуляр микроскопа по шкале диска 2

Фрезерование винтовых канавок, расположенных равномерно по окружности (см. рис. 135, б), выполняют при установке заготовки в центрах. Стол поворачивают на угол наклона винтовой линии канавки таким образом, чтобы дисковая фреза 7 совместилась с направлением канавки. Заготовка получает непрерывное вращение от ходового винта продольной подачи, а стол — продольную подачу по направлению канавки. Уравнение кинематической цепи от шпинделя делительной головки до винта продольной подачи (см. рис. 136, в)\ {Z^/ZT){Z(,/Zs) х x{Z^/Z^) X {ZxQ/Z))(dx/ax){bx/dx)p^ = p, где p^ — шаг ходового винта. Учи­ тывая, что (Zs/Zj){Ze/Zs){Z4/Z3){Zxo/Z^) = 1/N{CM. рис. 134, в), получим (ax/bx){cx/dx) = N{nD/igoy)/P,.

224

3.7. ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для фрезерования повер­ хностей планок, рьпагов, крышек, корпусов и кронштейнов простой конфигурации; контуров сложной конфигурации (типа кулачков, шаб­ лонов и т. д.); поверхностей корпусных деталей. Технологические возможности станков фрезерной группы определяются конструкцией, компоновкой, классом точности станка и технической характеристи­ кой системы ЧПУ. На фрезерных станках можно производить фрезе­ рование (цилиндрическими, концевыми, фасонными фрезами); растачивание; сверление; зенкерование и развертывание.

По компоновке (см. рис. 119) станки делятся на консольно-фре- зерные (6Р13ФЗ, 6Р13РФЗ и др.), бесконсольные (6560ФЗ, 6520ФЗ, МА655ФЗ и др.), продольно-фрезерные (6М610ФЗ-1 и др.). Выпускают станки с вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя; с ручной и автоматической сменой инструмента; одношпиндельные и многошпиндельные; с числом управляемых координат 3 и более. Станки обладают высокой жесткостью и точностью. Станины станков могут воспринимать большие статические и динамические нафузки, корпусные детали выполняют с ребрами жесткости. В станках монти­ руют прецизионные ходовые винты. В тяжелых станках применяют направляющие качения. Станки обеспечивают одинаковую точность обработки как при попутном, так и при встречном фрезеровании, так как коробки подач оснащены устройством для выбора зазоров.

Особенностью консольно-фрезерных станков является возмож­ ность перемещения стола (шириной 200, 250, 328 и 400 мм) по трем координатным осям X, Y и Z; эти станки, предназначенные для обработки заготовок небольших размеров, выпускают классов точности Ни П.

В бесконсольных станках стол (шириной 250, 450 и 630 мм) перемещается в горизонтальной плоскости, а фрезерная головка — в вертикальной плоскости.

Продольно-фрезерные станки (с шириной стола 400—5000 мм) выпускают следующих видов; одностоечные (с горизонтальной или вертикальной ползунковой бабкой, перемещающейся на неподвижной или подвижной поперечине), двухстоечные (с подвижной или непод­ вижной поперечиной). Современные фрезерные станки оснащают контурными УЧПУ (мод. НЗЗ-1М, НЗЗ-2М, Н55-1 и др.) с линейнокруговой интерполяцией.

Во многих одношпиндельных фрезерных станках с ЧПУ использу­ ется механизированный зажим инструмента. Инструмент устанавлива­ ют и крепят в шпинделе станка с помощью патронов и оправок, которые позволяют точно устанавливать вылет инструмента. Если инструмент 8 (рис. 138) разжат, то масло поступает в гидроцилиндр 4, тарельчатые пружины 1 сжаты. Для установки инструмента на конце

225

рина) 1600 X 400 мм; число инструментов в револьверной головке 6; число частот вращения шпинделя 18; пределы частот вращения шпин­ деля 40—2000 мин"*; пределы рабочих подач (бесступенчатое регули­ рование) по осям X', Y', Z' — 1200 мм/мин; скорость быстрого перемещения по этим осям 2400 мм/мин; габаритные размеры станка 2575 X 188 X 2480 мм.

УЧПУ — контурное Н331М с линейно-круговой интерполяцией. УП выполняется: автоматическая смена инструмента, выбор частот вращения каждого шпинделя, зажим консоли и т. д. Дискретность отсчета по осям координат Х\ Y', Z' 0,01 мм. Имеется 18 групп коррекции по диаметру вдоль осей координат.

Механизмы и движения в станке. Станина А (рис. 139) обладает высокой жесткостью за счет развитого основания, трапецеидального сечения по высоте, внутренних ребер и перегородок. Револьверная головка /имеет шесть шпинделей, расположенных под углом 60° друг относительно друга. Один из шпинделей усилен для выполнения тяжелых фрезерных работ. Консоль Б перемещается по вертикальным

226

Рис. 139. Кинематическая схема вертикально-фрезерного станка 6Р13РФЗ с ЧПУ

направляющим станины (координата Z'). По горизонтальным направ­ ляющим консоли движутся поперечные салазки В (координата Y'), а по направляющим последних в продольном направлении — стол Д (координата X'). В станине расположена коробка скоростей Е. В корпусе консоли смонтированы механизмы поперечной и вертикаль­ ной подач, в салазках — механизм продольной подачи.

Кинематика станка. Главное движение шпиндель VIII получает от электродвигателя постоянного тока Ml через упругую соединительную муфту и зубчатые колеса коробки скоростей и револьверной головки. Вариация частоты вращения шпинделя обеспечивается в автоматиче­ ском цикле за счет запрограммированного изменения задающего на­ пряжения для тиристорного преобразователя, а также передвижением блоков Б1 и j52 посредством гидроцилиндров. Уравнение минимальной

227

частоты вращения шпинделя п^щ = 575 х (27/53) х (22/32) х (27/37) х х( 19/69) X (34/34)(22/22) = 40 мин"\ где 575 — наименьшая частота вра­ щения вала электродвигателя Ml.

Для крепления оправки с инструментом служит шомпол IX, кото­ рый смонтирован в отверстии шпинделя. На переднем конце шомпола нарезана резьба, на заднем конце насажено коническое кольцо Z = 20. С последним при зацеплении оправки зацепляется колесо Z = 20 вала X.

К валу / / присоединен шестеренный насос, обеспечивающий сма­ зывание элементов коробки скоростей револьверной головки.

Револьверная головка состоит из основания, к которому полуколь­ цами притянута поворотная плита. На торце плиты закреплены шесть шпиндельных корпусов. Центральный вал VI поворотной плиты сое­ динен с крестовой муфтой с выходным валом F коробки скоростей. На валу И/закреплено ведущее колесо Z= 34 с направляющим зубча­ тым диском. Вращение от ведущего колеса через передачу / = 34/34 и коническую пару / = 20/20 (или / = 22/22) получает лишь тот шпиндель VIII, который находится в рабочем положении. Поворот головки в заданную позицию осуществляется от гидродвигателя М2 (типа Г12— 22) через зубчатые пары Z= 18—90, Z = 18—72, диск 1 с цевкой и мальтийский крест 2 Каждый шпиндельный корпус имеет с наружной стороны гнездо, в которое входит фиксатор, вьщвигаемый по команде от конечных выключателей. Таким образом фиксируется положение револьверной головки.

Вертикальная, продольная и поперечна^ подачи и ускоренные пере­

мещения осуществляются от шаговых двигателей ШД5Д1 с гидроуси­ лителями моментов Э32Г1824. Ходовой винт качения ЛТК/поперечной подачи (шаг /?= 8 мм), получает вращение от двигателя 8 через две пары косозубых колес /=20/40, /=21/35. Величина минимального перемещения по координате У : (1/240) х (20/40) х (21/35) х 8 = =0,01 мм.

Вертикальная подача осуществляется от двигателя М4 через пере­ дачи /=27/54, /=21/35. Величина минимального перемещения по координате у; (1/240)(20/40)(21/35) х 8 = 0,01 мм.

Вертикальная подача осуществляется от двигателя М4 через пере­ дачи /= 27/54, /= 39/65 и винт-гайку качения XXIII (шаг /? = 3 мм). Пружинная гидравлическая муфта Af предохраняет консоль 5 от само­ произвольного опускания при остановке станка. Консоль оснащена зажимным устройством, работающим от УП и действующим при отсутствии вертикального перемещения.

Продольная подача осуществляется от двигателя М5 через безза­ зорный редуктор / = 27/45, / = 26/52 и винт-гайку качения ХХ(шггр = =3 мм), величина продольного хода ограничена кулачками.

Кинематические цепи ускоренных подач те же, что и для рабочих

228

подач. Гнезда рукояток ручных подач имеют конечные выключатели для блокировки. При вытаскивании рукоятки из гнезда размыкается электрическая цепь механической подачи.

Гидропривод станка обеспечивает перемещение исполнительных органов станка по трем координатам; фиксацию и зажим револьверной головки; разгрузку, зажим и блокировку консоли; перемещение по­ движных зубчатых блоков коробки скоростей.

Вертикально-фрезерный станок 6520ФЗ-36 с крестовым столом с ЧПУ. Станок служит для фрезерования по УП различных заготовок сложной формы из стали, чугуна, сплавов, цветных металлов конце­ выми, торцевыми, конусными, угловыми и фасонными фрезами. Класс точности станка Н.

Техническая характеристика станка. Размеры рабочей поверхности стола (ширина X длина) 250x630 мм; число вращения шпинделя 18; пределы частот вращения шпинделя 31,5—1600 мин"^; пределы pai5o4Hx

УЧПУ контурное типа НЗЗ-1М. УП задается на восьмидорожечной перфоленте, код 10. Число управляемых координат (из них управляе­ мых одновременно) 3/3. Дискретность перемещения по осям координат 0,01 мм. УЧП может работать в режимах: ручном, автоматическом, ручного вода. По УП отрабатьгоается перемещение всех ИО с опреде­ ленной подачей, включение и отключение шпинделя, насоса охлажде­ ния, зажим и разжим шпиндельной бабки.

Механизмы и движения в станке. Основание 1 станка (рис. 140, а)

коробчатой формы с внутренними перегородками и ребрами жесткости имеет прямоугольные направляющие. На последних смонтированы подвижные салазки 2 (подача по координате У)- На салазках распо­ ложен стол J, который движется по направляющим типа ласточкин хвост (подача по координате JST')- Стойка 5коробчатой формы с ребрами жесткости установлена на основании 1. По направляющим стойки перемещается шпиндельная бабка 4 (подача по координате).

Кинематика станка. Главное движение (рис. 140, б) шпиндель получает от асинхронного двигателя Ml через ременную передачу, девятискоростную коробку скоростей и двухступенчатый перебор, смонтированный в шпиндельной бабке. Минимальная частота враще­ ния шпинделя /7„^, = 950 х (125/190) х 0,985 х (23/37) х (37/47) х (21/53)х X (34/54) X (25/63) = 31,5 ипп\

Торможение шпинделя осуществляется тормозной электромагнит­ ной муфтой (на рис. 140,5не показана). Зажим инструмента в шпинделе выполняется посредством тарельчатых пружин, разжим гидравличе­ ский.

Для повышения жесткости технологической системы при обработке

229