Токарные станки с ЧПУ довольно часто встраивают в автоматические линии. Детали типа тел вращения, предназначенные для обработки на автоматических токарных линиях, в соответствии со способами базирования, транспортирования, а также использования основного технологического оборудования делят на две основные группы: детали типа валов длиной, значительно превышающей диаметр, и детали типа дисков (колец) диаметром, большим длины (ширины). В автоматические линии токарной обработки могут встраиваться промышленные роботы манипуляторы.
Технологические процессы обработки этих двух основных групп обычно объединяют в типовые схемы и уточняют в зависимости от конфигурации изделий и требований точности обработки.
Для токарной обработки, например, валов широко используют токарно-копировальные автоматы, в то время как для изготовления изделий типа дисков и колец наибольшее применение нашли горизонтальные и вертикальные многошпиндельные токарные автоматы.
Многошпиндельные станки выпускают в патронном и прутковом исполнении (рис. 1). В патронном исполнении их оснащают автооператором для загрузки заготовок и выгрузки отработанных деталей.
Рис. 1. Шестишпиндельный токарный автомат: 1 - станина; 2 - передняя стойка; 3, 6 - поперечные суппорты; 4 - продольный суппорт; 5 - задняя стойка; 7 - шпиндель; 8 - шпиндельный блок; 9 - траверса; 10 - механизм поддержки прутков
Многошпиндельные токарные автоматы обладают широкими технологическими возможностями при обработке разнообразных деталей, обеспечивая высокую степень концентрации обработки. По принципу работы их подразделяют на автоматы параллельного и последовательного действия. Первые на всех шпинделях реализуют одинаковые операции и за один цикл работы обрабатывают столько сравнительно несложных деталей, сколько шпинделей имеет автомат.
Наибольшее распространение получили многошпиндельные автоматы последовательного действия (рис. 2), на которых заготовки с загрузочной позиции периодическим поворотом (индексацией) шпиндельного блока 1 последовательно подводятся к рабочим позициям и одновременно обрабатываются в соответствии с технологическим процессом. Автомат оснащают поперечными суппортами 2, которые получают подачу Sпоп от индивидуальных кулачков, и продольным суппортом 5, расположенным на центральной гильзе 4 и имеющим продольную подачу Sпр от своего кулачка. Иногда на продольном суппорте устанавливают скользящие державки с режущим инструментом, получающие перемещение от дополнительных индивидуальных кулачков, т. е. так же, как и инструментальные шпиндели с независимым приводом.
Рис. 2. Многошпиндельный токарный автомат последовательного действия: а - схема работы; б - принцип одинарной (l) и двойной (ll) индексации
Шпиндели 6 автомата получают вращение от приводного вала 3 через общее центральное зубчатое колесо 7, вследствие чего они имеют одинаковую частоту вращения. Большое число рабочих позиций шпинделей (6-8) позволяет использовать их в разных сочетаниях. Детали сложной формы проходят обработку на всех позициях станка, перемещаясь в каждом цикле на следующую позицию (одинарная индексация). Для более простых деталей, которые можно обрабатывать при меньшем числе рабочих позиций, применяют схему параллельно-последовательной обработки. Для этого используют две позиции в качестве загрузочных и обрабатывают детали в два потока. Так, заготовка, установленная на позиции I, обрабатывается на рабочих позициях III, V и VII, а заготовка, установленная на позиции II - на рабочих позициях IV, VI, VII.
Для финишной обработки деталей типа тел вращения чаще всего применяют бесцентрово-шлифовальные автоматы, как наиболее подходящие при решении задач автоматической загрузки-разгрузки заготовок наиболее простыми методами. Кроме того, метод бесцентрового шлифования обеспечивает более высокую производительность за счет больших подач благодаря наличию жесткой опоры по всей длине обрабатываемой детали, воспринимающей силу со стороны шлифовального круга.
В начале автоматической линии для токарной обработки колец конических подшипников (рис. 3) установлен автоматический бункер 1 для накопления и выдачи штучных заготовок, а в конце - магазин 7 (с вращающимися щетками). Транспортные устройства (конвейеры подводной 5 и отводящий 4, подъемники 2, гибкая лотковая система 6) передают заготовки из бункера к многошпиндельным токарным автоматам 3, а обработанные кольца - к прессу клеймения 8 и далее в магазин. Наружные кольца обрабатывают на шестишпиндельных, а внутренние - на восьмишпиндельных токарных автоматах. На каждом станке реализуется полная токарная обработка кольца, технологические процессы которой представлены соответственно на рис. 3, б, в. Загрузка, выгрузка и поворот кольца в процессе обработки обеспечиваются автооператором.
Рис. 3. Автоматическая линия токарной обработки колец конических роликовых подшипников: а - общий вид; б - обработка наружных колец; в - обработка внутренних колец; З - загрузка; В - выгрузка
Роторные автоматические линии
Роторные автоматические линии по структурному построению существенно отличаются от линий из агрегатных и других станков, соединенных единой транспортной системой. Роторные линии (рис. 4) комплектуют из роторных автоматов 1, на которых обработка деталей выполняется в процессе непрерывного транспортирования их совместно с режущим инструментом. Таким образом, главной особенностью роторных линий является совмещение во времени транспортирования заготовок и их обработки. Траектория перемещения заготовки по всем станкам линии осуществляется транспортными роторами 2.
Производительность роторной линии зависит от числа позиций и частоты вращения роторов. В результате совмещения времени обработки с временем транспортирования заготовок роторные линии обеспечивают высокую производительность при изготовлении небольших, сравнительно простых деталей, при малом основном технологическом времени.
Роторные линии эффективно используют в массовом производстве. Необходимо указать на то, что перестановка деталей с одного ротора на другой приводит к потере точности изделия.
Рис. 4. Принципиальная (а) и конструктивная (б) схемы роторной линии
