Вольфрам. раздел 6(1). Заготовок деталей машин
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
Обработка заготовок на одношпин-дельных автоматах. Одношпиндельные фасонно-отрезные автоматы предназначены для обработки деталей простой формы, небольшого диаметра и малой длины. Заготовками для изготовления деталей служат прутки. Пруток закрепляют в цанговом патроне, пропуская его сквозь полый шпиндель автомата. Автоматы имеют от двух до четырех поперечных суппортов: передний, задний, один вертикальный или два наклонных. На суппортах закрепляют фасонные резцы. В одном из суппортов закрепляют отрезной резец. На фасонно-отрезных автоматах обрабатывают только наружные поверхности заготовок (рис. 6.33). Обработку поверхностей ведут только с движением поперечной подачи резцов. Некоторые автоматы имеют сверлильный суппорт, в котором закрепляют сверло. Сверление отверстия выполняют с движением продольной подачи сверлильного суппорта. После окончания обработки всех поверхностей фасонными резцами готовую деталь отрезают от прутка отрезным резцом и цикл работы автомата повторяется. Одношпиндельные продольно-фасонные автоматы предназначены для обработки деталей сложной формы диаметром до 22 мм и длиной до 200 мм. Заготовками для изготовления деталей служат точные ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ ТОКАРНОЙ ГРУППЫ 355 Рис. 6.33. Схема обработки заготовки на токарном одношпиндельном фасонно-отрезном автомате калиброванные прутки. Пруток закрепляют в цанговом патроне автомата и пропускают сквозь люнетную втулку 2 стойки 3 (рис. 6.34). Шпиндельная бабка 1 автомата или сам шпиндель имеет движение продольной подачи. Пруток, закрепленный в патроне автомата, одновременно с вращением получает ту же продольную подачу. Суппорты автомата, число которых доходит до пяти, имеют только движение поперечной подачи. В зажимных устройствах суппортов закрепляют проходные резцы и один отрезной резец. Скоростями перемещении передней бабки (прутка) и поперечных суппортов, а также моментами включения и выключения движений подачи управляют кулачки распределительного вала автомата. Сочетание продольной подачи прутка с поперечной подачей резцов позволяет на заготовке обтачивать наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, подрезать торцы, протачивать канавки, галтели, обтачивать фаски. Использование дополнительного продольного суппорта позволяет выполнять сверлильные или резьбонарезные работы. Обработка поверхностей заготовки ведется в непосредственной близости от торца люнет-ной втулки, что значительно уменьшает деформацию заготовки. Одношпиндельные токарно-револьвер-ные автоматы (см. рис. 6.26, д) имеют револьверный суппорт с револьверной го- ловкой, перемещающейся с движением продольной подачи, и от двух до четырех поперечных суппортов. Все инструменты, работающие с движением продольной подачи, закрепляют в гнездах револьверной головки; все инструменты, работающие с движением поперечной подачи, закрепляют в зажимных устройствах поперечных суппортов. Перемещением и закреплением прутка, включением, выключением и изменением скоростей вращения заготовки и перемещений суппортов и револьверной головки управляют кулачки распределительного вала. На токарно-револьверных автоматах обрабатывают наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, подрезают торцы, протачивают канавки, галтели, фаски, обрабатывают отверстия сверлением, зенкерованием, зенкованием, развертыванием и растачиванием, нарезают наружную (плашками) и внутреннюю (метчиками) резьбы, накатывают рифления. Использование дополнительных устройств расширяет технологические возможности автомата. Например, установка специального автоматического приспособления позволяет фрезеровать шли-цевые канавки на головках винтов. Обработка заготовок на многошпиндельных автоматах. Заготовками для изготовления деталей на автоматах служат прутки (прутковые автоматы) или штучные заготовки - поковки, отливки, которые закладывают в специальные емкости- Рис. 6.34. Схема обработки заготовки на токарном одношпиндельном продольно-фасонном автомате 12* 356 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН магазины (магазинные автоматы). Автомат параллельной обработки (см. рис. 6.26, ё) предназначен для одновременного изготовления нескольких одинаковых деталей. Заготовки-прутки пропускают сквозь полые шпиндели на длину, равную длине изготовляемых деталей. Вылет прутков из шпинделей ограничен упорами задней стойки. Затем прутки закрепляют цанговыми патронами шпинделей, и они получают вращательное движение. Обработку заготовок ведут фасонными резцами, каждый из которых установлен в переднем поперечном суппорте против соответствующего шпинделя станка. Все резцы получают одновременное поперечное движение подачи. После того как поверхности заготовок будут обработаны, отрезные резцы, установленные в заднем поперечном суппорте, отрезают готовые детали от прутков и цикл работы автомата повторяется. На автоматах этого типа обрабатывают только наружные поверхности заготовок и только с поперечной подачей резцов. Обработка заготовок идентична обработке заготовок на одно-шпиндельных фасонно-отрезных автоматах. Многошпиндельный автомат последовательной обработки (см. рис. 6.26, ж) имеет в шпиндельной бабке барабан, в котором расположены шпиндели. На торцовой стороне шпиндельной бабки против шпинделей установлены поперечные суппорты. Между шпиндельной бабкой и задней стойкой расположен осевой суппорт с каретками, имеющими продольное перемещение. Каретки осевого суппорта располагаются на одной оси со шпинделями, против которых они установлены. При обработке заготовок инструменты, работающие с движением поперечной подачи (прорезные, подрезные, фасонные, отрезные, галтельные резцы), устанавливают в зажимных устройствах поперечных суппортов. Инструменты, работающие с движением продольной подачи (сверла, зенкеры, развертки, расточные и проходные резцы), закрепляют в зажимных устройствах каретки. После того как все одновременно работающие инструменты отойдут от заготовок в исходное положение, шпиндельный барабан вместе с закрепленными прутками повернется на одну позицию. Такие повороты осуществляются периодически так, что каждая закрепленная заготовка последовательно пройдет через все позиции автомата и каждый режущий инструмент обработает на ней соответствующую поверхность. Таким образом, в каждой позиции автомата заготовка находится на разных стадиях обработки. В предпоследней позиции отрезной резец отрезает готовую деталь от прутка. После очередного поворота шпиндельного барабана на 1/z часть, где z - число шпинделей автомата, пруток подается на длину, равную длине обрабатываемой детали. При очередном повороте блока на 1/z часть начинается новый цикл изготовления следующей детали. 6. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ В токарных станках с ЧПУ в основном используют две системы управления: прямоугольную или контурную. Прямоугольная система ЧПУ (рис. 6.35, а) обеспечивает рабочие перемещения исполнительных органов станка поочередно вдоль его осей координат на требуемые расстояния в соответствии с заданной программой обработки заготовок. Координатные оси токарного станка с ЧПУ: ось вращения заготовки - ось z; направление, перпендикулярное к оси z в горизонтальной плоскости - ось х. Положительные направления осей: оси z - слева направо от шпинделя станка; оси х - от линии центров станка (рис. 6.35, б). По такой схеме осуществляют наружную обработку ступенчатых валов или растачивание ступенчатых отверстий. Контурная система ЧПУ (рис. 6.35, б) обеспечивает автоматическое перемещение исполнительного органа станка по произвольной траектории с контурной ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ ТОКАРНОЙ ГРУППЫ 357 -f: ъ 6 *6,Z6J **^& J^,Z, 4. xvz3 Zils. ♦* а) -f :^, \ «) Рис. 6.35. Схемы обработки заготовок на токарном станке по прямоугольной (а) и контурной (б) системам ЧПУ скоростью vsзаданной программой управления. В данном случае имеем два совместных и взаимосвязанных движения v, и v. исполнительных органов стан- л пр д п ка (продольного суппорта и салазок поперечной подачи). По такой схеме осуществляют обработку конических и фасонных поверхностей заготовок. Можно обтачивать наружные цилиндрические поверхности, если vs = 0, или подрезать плоские торцы, если vs = 0. Под контурной скоростью движения подачи понимают результирующую скорость двух подач. Если обрабатываемая поверхность имеет сложную криволинейную образующую, то в этом случае в системе ЧПУ используют линейные, круговые или линейно-круговые интерполяторы. Использование интерполяторов позволяет заменить (аппроксимировать) сложную образующую поверхности более простыми элементами: дугами окружностей, отрезками прямых, что значительно упрощает разработку программы. Рассмотрим особенности обработки заготовок на типовых токарных станках с ЧПУ. Обработка заготовок на патронно-центровом токарном станке с ЧПУ (мод. 16К20ФЗС5). Станок предназначен для обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа тел вращения со ступенчатым или криволинейным фасонным профилем за один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания резьб. Число используемых инструментов - 6. Устройство ЧПУ - контурное типа Н221М - обеспечивает движения формообразования (Dr, Ds , Ds), изменение в процессе обработки поверхностей заготовки скоростей движения подач и частоты вращения шпинделя, индексацию поворотного резцедержателя. Число управляемых координат (всего/одновременно) 2/2. Программоноситель - восьмидорожечная перфолента. В патронных станках с ЧПУ и инструментальными магазинами для смены инструментов используют автооператоры, работа которых осуществляется по заданной программе: снятие инструмента, окончившего работу, из резцедержателя -перенос его в соответствующее гнездо магазина - поиск следующего, необходимого для обработки заготовки, инструмента - захват его из магазина - установка, инструмента в резцедержателе станка. Обработка заготовок на токарно-револьверном станке с ЧПУ (мод. 1В340ФЗ). Конструкция токарно-револь-верного станка с ЧПУ схожа с конструкцией центрового токарного станка, но вместо задней бабки на горизонтальных направляющих станины установлен револьверный суппорт. Суппорт обеспечивает движения продольной и поперечной подач инструмента. Гидрофицированный отрезной суппорт с однокоординатным поперечным перемещением обеспечивает отрезку готовой детали от заготовки-прутка, пропускаемого сквозь полый шпиндель станка. 358 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН На станках обрабатывают сложные детали со ступенчатым и криволинейным профилем в условиях серийного и мелкосерийного производств. Станок выпускают двух модификаций: для обработки заготовок из прутка и для обработки штучных заготовок. Устройство ЧПУ - типа "Электроника НЦ-31"; число управляемых координат (всего/одновременно) 2/2; программоноситель - электронная память. Оператор обрабатывает заготовку с помощью средств ручного управления, а с помощью элементов автоматического управления формирует управляющую программу. Электронная память станка позволяет вести обработку всех последующих заготовок в автоматическом цикле. Гидросхема станка, управляемая по заданной программе, обеспечивает подачу прутка на заданную длину заготовки, закрепление заготовки с заданной силой, поворот и закрепление револьверной головки, рабочие и вспомогательные перемещения револьверной головки и отрезного суппорта, работу устройства для автоматической разгрузки деталей, контроль давления в линиях нагнетания и закрепления. Обработка заготовок на токарно-карусельных станках с ЧПУ. Токарно-карусельные станки могут быть одностоечные (мод. 1512ФЗ и 1516ФЗ) и двухстоеч-ные (мод. 1А525МФЗ и 1А532ЛМФЗ). Общий вид двухстоечного станка показан на рис. 6.26, в. Карусельные станки имеют два суппорта - верхний с револьверной головкой и боковой для установки резцов; три суппорта - верхний с револьверной головкой и верхний и боковой для установки резцов. На токарно-карусельных станках обтачивают наружные и растачивают внутренние цилиндрические и конические поверхности, обтачивают фасонные поверхности, сверлят, зенкеруют и развертывают центральные отверстия, обтачивают наружные и внутренние кольцевые канавки, Рис. 6.36. Схема обработки заготовки на то-карно-карусельном станке галтели, фаски, обтачивают плоские торцовые поверхности и нарезают резьбы резцами. Использование специальных приспособлений позволяет выполнять на этих станках фрезерные и шлифовальные работы (фрезерование плоскостей, пазов, шлифование плоских торцовых поверхностей). На станках ведут многоинструмент-ную обработку одновременно нескольких поверхностей заготовки. На рис. 6.36 показана схема обработки заготовки большого диаметра. Обработку ведут тремя инструментами. Наружная цилиндрическая поверхность обтачивается проходным резцом, который закреплен в резцедержателе суппорта. Движение подачи резца вертикальное. Торец обода колеса обтачивается подрезным резцом, который закреплен в резцедержателе верхнего суппорта. Движение подачи резца горизонтальное. Растачивание отверстия выполняется расточными резцами, установленными в револьверной головке. Обработка ведется при вертикальном движении подачи головки. Токарно-карусельные станки предназначены для обработки крупных тяжелых заготовок: например, на одностоечном станке с ЧПУ мод. 1512ФЗ можно обрабатывать заготовки диаметром до 1250 мм и высотой до 1000 мм. Станок имеет устройство ЧПУ типа Н55-2, которое обеспе- ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ ТОКАРНОЙ ГРУППЫ 359 чивает автоматическое управление по заданной программе вертикальным суппортом с револьверной головкой и приводом главного движения резания. По программе происходят автоматическое изменение частоты вращения карусели с заготовкой, управление продольными и поперечными движениями подачи револьверной головки с инструментами; изменение величины подач, нарезание резьб, поворот и фиксация револьверной головки, установка инструмента в нулевое положение. Число управляемых координат (всего / одновременно) 2/2. Программа записывается на восьмидорожечной перфоленте. Система ЧПУ замкнутая - с датчиками обратной связи, регистрирующими и контролирующими величину перемещений инструментов. Дискретность отсчета перемещений по осям равна 0,01 мм. Обработка заготовок на токарных многоцелевых станках. Конструкция деталей машин требует не только обработки поверхностей, имеющих форму тел вращения. Часто приходится выполнять фрезерную обработку - фрезерование пазов, лысок, канавок или обработку отверстий, не соосных с осью вращения детали или расположенных под углом к ней. В таких случаях в условиях работы роботизированных гибких автоматизированных систем используют токарные многоцелевые станки. Подобные станки имеют дополнительные шпиндели, которые обеспечивают вращательное движение инструментам: фрезам, сверлам, разверткам. Станки имеют две револьверные головки. В одной из них устанавливают резцы, в другой - инструменты с вращательным движением. Возможны обработка поверхностей заготовок с движениями продольной подачи вдоль оси и в поперечном направлении, управление поворотом на определенный угол и индексация шпинделя, что позволяет останавливать и закреплять шпиндель в любом заранее запрограммированном положении по углу поворота. Магазины инструментов имеют 8 ... 25 инструментов, смена которых происходит автоматически в соответствии с циклом обработки поверхностей заготовки. Для смены инструментов станки снабжают автооператором, работающим по программе. 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ При разработке конструкций деталей машин, обработка поверхностей которых предполагается на станках токарной группы, целесообразно учитывать ряд специальных требований, обеспечивающих их технологичность. Детали, обрабатываемые на станках токарной группы, должны содержать наибольшее число поверхностей, имеющих форму тел вращения. Конструкция детали должна быть такой, чтобы ее масса была уравновешена относительно оси вращения. Обработка уравновешенных заготовок исключает влияние дисбаланса масс на точность изготовления поверхностей деталей. При конструировании деталей необходимо использовать нормальный ряд диаметров и длин, что позволяет применять стандартный режущий инструмент. В конструкциях следует избегать применения нежестких валов и втулок (длинных тонких валов и тонкостенных втулок). Жесткая конструкция вала позволяет вести токарную обработку без применения люнетов. Жесткая конструкция втулок, стаканов, цилиндров позволяет обрабатывать их в кулачковых патронах, не прибегая к специальным приспособлениям. При обработке нежестких деталей погрешность геометрической формы обработанной поверхности всегда больше, чем при обработке жестких деталей. При выполнении токарных работ большое значение имеют стандартизация и унификация размеров и форм обрабатываемых поверхностей. У ступенчатых валов и отверстий следует делать одинако- 360 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН вые радиусы скруглений г (рис. 6.37, а), что позволит выполнить их одним резцом. Радиусы скруглений следует выбирать из нормального ряда. Конические переходы между ступенями валов и фаски (рис. 6.37, б) необходимо обрабатывать стандартным режущим инструментом - резцами, у которых главный угол в плане (ср =45; 60; 75; 90°. Вследствие постоянства ширины Ъ канавок (рис. 6.37, в) их обрабатывают одним прорезным резцом. Режущий инструмент должен иметь свободные вход и выход (рис. 6.37, г). В начале обработки поверхности режущий инструмент постепенно набирает полную глубину резания, а по окончании обработки может выйти из материала заготовки. Например, при нарезании резьбы на детали следует предусматривать фаску и канавку для входа и выхода резьбонарезного инструмента. Если поверхность заготовки шлифуют, то должны быть фаски и канавки, обеспечивающие вход и выход шлифовального круга. В отдельных случаях поверхность детали, не сопрягающуюся с поверхностью другой детали, можно не обрабатывать, что сокращает трудоем- кость, время и стоимость обработки (рис. 6.37, д). В конструкциях ступенчатых валов желательно избегать больших перепадов диаметров ступеней (рис. 6.37, е). В таких случаях целесообразно расчленять конструкцию: отдельно изготовить вал с шейкой и кольцо. Затем кольцо можно напрессовать на шейку вала, приварить или сделать механическое крепление. При конструировании деталей машин целесообразно избегать сложных фасонных поверхностей. При обтачивании сферической поверхности (рис. 6.37, ж) фасонным резцом целесообразно торец детали делать плоским, а между цилиндрической и сферической поверхностями предусматривать переходную шейку. Это упростит фасонный режущий инструмент и повысит точность изготовления поверхностей детали. Если требуется обеспечить соосность цилиндрических поверхностей ступенчатого отверстия (рис. 6.37,3), то втулку целесообразно выполнять с внутренней выточкой. Это позволяет обе ступени обрабатывать с одной установки заготовки на СХ45" JgS? -4 i гьи. Е-
zz Iй vzzzi mzz zzza ■' _ Рис. 6.37. Примеры технологичных конструкций деталей, обрабатываемых на станках токарной группы ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ 361 станке одним расточным резцом. Поверхность выточки не обрабатывают. Такая конструкция втулки повышает точность расположения обрабатываемых поверхностей и сокращает время обработки. Обработка глухих отверстий, к которым предъявляют высокие требования по точности и шероховатости поверхности, затруднительна. Такие отверстия целесообразно выполнять сквозными. Конструкция детали должна обеспечивать свободный доступ режущего инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям. Значительные трудности вызывает обработка внутренних торцовых фасонных поверхностей (дно отверстия). Применение вставного дна исключает этот недостаток конструкции (рис. 6.37, и). Конструкцию втулки со ступенчатым отверстием целесообразно заменить конструкцией, состоящей из двух втулок, одна из которых запрессовывается в другую. При обработке ступенчатых отверстий целесообразно, чтобы диаметры ступеней уменьшались по длине отверстия справа налево. В этом случае отверстие наименьшего диаметра сверлят сверлом, а остальные зенкеруют или растачивают (рис. 6.37, к). При обработке ступенчатых валов целесообразно диаметры ступеней вала располагать по возрастающей степени справа налево, что упрощает наладку многорезцовых полуавтоматов или обработку заготовок на станках с ЧПУ (рис. 6.37, л). Желательно, чтобы длины ступеней вала были разными или кратными длине самой короткой ступени. Ступенчатые валы целесообразно выполнять сим- метричными относительно середины длины вала. В торцах валов, которые, как правило, обрабатываются при установке в центрах, необходимо предусматривать центровые технологические отверстия, размеры которых установлены ГОСТом в зависимости от размера диаметра вала. В конструкциях деталей следует избегать ребристых поверхностей, так как при их обработке возникает ударная нагрузка, что снижает качество обработанных поверхностей вследствие возможного возбуждения вибраций технологической системы. Участки вала отверстия, имеющие один и тот же размер, но разные допуски на размер (разные посадки с сопряженной деталью), следует разграничивать кольцевыми разделительными канавками (рис. 6.37, м). Острые кромки обработанных поверхностей необходимо притупить, скруглить или снять фаски. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ Назовите основные типы станков токарной группы. Назовите системы ЧПУ, используемые для управления работой токарных станков. Перечислите основные виды поверхностей, обрабатываемых на токарных станках. Каково назначение токарно-карусельных станков и токарных многорезцовых полуавтоматов? Какова размерность скоростей главного движения резания и движения подачи при обработке заготовок на токарных станках? |