Многошпиндельные Станки Автоматы

На рис. 1 приведена кинематическая схема шестишпиндельного пруткового автомата модели 1240-6. На схеме приняты следующие обозначения: 1 - четырехпазовый мальтийский крест; 2 - водило мальтийского креста; 3 - кулачок подачи материала; 4 - кулачок зажима прутка; 5 - кулачок подъема шпиндельного блока при его повороте, рядом с ним - кулачок для прижима шпиндельного блока после его фиксации; 6 - кулачок фиксации шпиндельного блока; 7-9 - кулачки привода поперечных суппортов; 10 - кулачок для подвода упора; 11 - спаренные кулачки для независимого перемещения инструментальных шпинделей; 12 - электродвигатель для поворота распределительного вала при наладочном цикле; 13 - кулачок для включения муфты быстрого (ускоренного) хода распределительного вала и тормоза; 14 - кулачок быстрого подвода продольного суппорта; 15 - кулачок переключения муфты 17; 16 - кулачок рабочей подачи продольного суппорта; 17 - муфта для реверсирования относительного вращения резьбонарезного шпинделя по отношению к главным шпинделям путем их обгона или отставания от них; 18 - муфта для переключения привода автоматического или наладочного цикла; 19 - муфта обгона для сопряжения цепей привода рабочего и ускоренного хода распределительного вала; 20 - фрикционная муфта для включения цепи привода ускоренного хода распределительного вала; 21 - насос для смазки; 22 - тормоз; 23 - зубчатая (шлицевая) втулка для соединения двух частей центрального вала; 24 - насос охлаждения; 25 - шнековый транспортер для удаления стружки; 26 - электродвигатель привода шнекового транспортера; 27 - хвостовик для рукоятки ручного проворота шпиндельного блока при наладке; 28 - диски с направляющими трубами.

Рис. 1. Кинематическая схема станка автомата модели 1240-6

Структурная схема станка модели 1240-6 приведена на рис. 2, а циклограмма - на рис. 3. На обеих фигурах приняты одинаковые обозначения рабочих органов и их циклов: А - конечный выключатель контроля смазки; Б - автоматический останов распределительного вала (при нажиме на кнопку «Стоп подача», при израсходовании прутка), В - поворот шпиндельного блока; Г - подача материала; Д - зажим материала; Е - подъем шпиндельного блока; Ж - поджим шпиндельного блока; З - фиксация шпиндельного блока; И - поперечные суппорты в шести позициях; К - упор материала; Л - рабочий ход инструментальных шпинделей с независимой подачей соответственно в III и IV или V и VI позициях: М - быстрый подвод и отвод инструментальных шпинделей с независимой подачей соответственно в III и IV или V и VI позициях; Н - быстрый ход продольного суппорта; О - рабочий ход продольного суппорта; П - фрикционная муфта и тормоз ускоренного хода распределительного вала; Р - сдвоенная кулачковая муфта для цикловой настройки вращения резьбонарезного шпинделя соответственно в III и IV или в V и VI позициях.

Рис. 2. Структурная схема автомата мод. 1240-6: Кбб - спаренные барабанные кулачки; Кп - плоские кулаки; Кб - барабанный кулачок с кинематическим замыканием; Кк - командный кулачок; Кд - командный диск; Мал.ч - четырехпазовый мальтийский механизм; С - сопряжение цепей рабочего и ускоренного ходов распределительного вала в муфте обгона

Многошпиндельные токарные автоматы независимо от размера заготовки требуют ускоренного хода распределительного вала (см. рис. 1-3) по следующим причинам:

• Продольный суппорт, выполняемый обычно в виде блока обслуживающего все позиции, имеет значительный вес, что исключает возможность применения силового замыкания в кулачковом приводе этого суппорта.
• Делительный цикл - поворот шпиндельного блока при смене позиций - требует большой длины отвода и подвода как самого продольного суппорта, так и суппортов инструментальных шпинделей, перемещающихся по пазам продольного суппорта с независимой подачей. Поэтому для привода продольного суппорта и суппортов инструментальных шпинделей применяются спаренные кулачки с кинематическим замыканием, требующие ускоренного вращения распределительного вала при подводе и отводе суппортов (см. рис. 6 и 7, Кулачковые механизмы станка).

Мальтийский механизм поворота шпиндельного блока срабатывает при угле поворота водила, расположенного на распределительном валу, не меньшем 90°, и требует ускоренного вращения распределительного вала.

Из структурной схемы рис. 2 видно, что функции системы управления автоматическим циклом сводятся к включению и муфты М1 ускоренного хода и тормоза, и переключению кулачковых муфт М3 и М4 для цикловой настройки скорости вращения резьбонарезного шпинделя на отставание или обгон главных шпинделей при нарезании резьбы и отводе головки с нераздвижными плашками.

Сопряжение цепей приводов рабочего и ускоренного ходов (С на рис. 2, втулка червячного колеса 19 на рис. 1) распределительного вала производится муфтой обгона.

В многошпиндельных автоматах применяется командный кулачок автоматического выключения распределительного вала. Он действует на конечный выключатель и выключает муфту М2 при помощи электромагнита при нажиме на кнопку предварительного выключения распределительного вала или при срабатывании выключателя в механизме подачи прутка при его израсходовании.

Распределительный вал выключается при определенном угле его поворота (см. циклограмму на рис. 3); это необходимо, чтобы избежать последующего его включения в момент поворота шпиндельного блока, Что вызвало бы срез предохранительной шпонки или штифта на приводном червячном колесе распределительного вала под действием инерции масс барабанных кулачков и шпиндельного блока. Во время работы станка инерция барабанных кулачков разгружает привод при повороте шпиндельного блока.

Рис. 3. Циклограмма станка модели 1240-6

Первые две группы описаны ранее (см. Кулачковые автоматы). Если один или несколько исполнительных механизмов рабочих органов автомата совершает за общий автоматический цикл станка не один, а несколько повторных частных автоматических циклов, их ведущие валы не могут быть совмещены с распределительным валом станка. Однако, если эти частные циклы происходят одновременно, то ведущие валы их исполнительных механизмов могут быть соединены в один общий ведущий вал (вал В' на рис. 4), значительно более быстроходный, чем распределительный вал, с приводом от быстроходного вспомогательного вала; включение происходит по команде распределительного вала при помощи однооборотной муфты (муфты М1 на рис. 6, Кулачковые автоматы), самовыключающейся, Когда ведомый общий вал исполнительных механизмов сделает один оборот.

Рис. 4. Блок-схема автомата со вспомогательным валом

Подобное выделение исполнительных механизмов рабочих органов (как правило, вспомогательных) в особую группу с общим ведущим валом при включении его однооборотной муфтой (вал B'' с муфтой М2 на рис. 4) применяется также для уменьшения времени срабатывания исполнительных цикловых механизмов вспомогательных рабочих органов.

Рис. 5. Общий вид токарно-револьверного автомата модели 1Б136: 1 - рукоятка для включения муфты привода вспомогательного вала; 2 - станина; 3 - шпиндельная бабка; 4 и 5 - соответственно вертикальный и горизонтальный поперечные суппорты; 6 - револьверная головка; 7 – распределительный вал; 8 - регулятор положения револьверного суппорта относительно торца шпинделя; 9 - маховик для ручного вращения вспомогательного и распределительного валов; 10 - рычаг для ручного перемещения револьверного суппорта; 11 - пакетный включатель станка; 12 - пульт настройки скоростей вращения шпинделя; 13 - кнопки управления электродвигателем привода шпинделя; 14 - основание

Классическим примером автомата третьей структурной группы может служить одношпиндельный токарно-револьверный автомат (рис. 5 и 6) у которого за общий автоматический цикл обработки одной заготовки (за один оборот распределительного вала) происходит шесть частных циклов переключения (Ц2 на рис. 7) револьверной головки (рис. 8).

Рис. 6. Кинематическая схема станка модели 1Б136: ІX - распределительный вал; V - вспомогательный вал; A - кулачок перемещения вертикального поперечного суппорта; Б - кулачок перемещения заднего поперечного суппорта; В - кулачок перемещения переднего поперечного суппорта; Г - кулачок револьверного суппорта; Д - кулачок поворотного упора; Е - барабанный кулачок подачи прутка; Ж - барабанный кулачок зажима прутка; З - командный диск с кулачками для включения однооборотной муфты привода подачи и зажима прутка; Л - командный диск с кулачками для включения однооборотной муфты механизма переключения револьверной головки; ВК-211 - реверсирование шпинделя при нарезании резьбы; ВК-411 - выключение станка при израсходовании прутка

Каждое переключение состоит из трех циклов вспомогательных движений:

• Отвод и подвод (Ц2'' на рис. 7) суппорта револьверной головки кривошипным механизмом.
• Расфиксирование и фиксация (Ц2'' на рис. 7) револьверной головки с приводом фиксатора торцовым цилиндрическим кулачком.
• Поворот револьверной головки на ⅙ оборота (Ц2' на рис. 7) мальтийским механизмом.

Рис. 7. Структурная схема револьверного автомата модели 1Б136: ВВ1 - вспомогательный вал; В' и В'' - ведущие валы группы исполнительных механизмов; М1 и М2 - однооборотные муфты; Нц и Рц - цикловые настройка и реверсирование привода шпинделя; Нн1 - наладочная настройка привода шпинделя; Нн2 - наладочная настройка привода распределительного вала; Р1 - подача прутка; Р4, Р5, Р6 - поперечные суппорты: Р2 - зажим прутка; Р3 - револьверный суппорт; Ц1 - рабочая подача и обратный ход револьверного суппорта; Ц2 - переключение револьверной головки; Ц2''' - отвод и подвод; Ц2'' - расфиксация и фиксация; Ц2' - поворот револьверной головки; Кп - плоские кулачки с силовым замыканием; Кб - барабанные кулачки

Кривошип, торцовый (колокольный) цилиндрический кулачок и водило мальтийского механизма установлены на одном общем валу (рис. 8), который приводится от вспомогательного вала (120 об/мин) через однооборотную муфту (см. рис. 6).

Рабочие частные циклы переднего, заднего и вертикального поперечных суппортов, а также суппорта револьверной головки производятся плоскими кулачками с силовым замыканием (см. рис. 7), что дает возможность совершить общий цикл обработки при постоянной скорости вращения распределительного вала.

Рис. 8. Схема револьверного суппорта: 1 - фиксатор: 2 - водило мальтийского креста; 3 - торцовый барабанный кулачок фиксатора; 4 - зубчатое колесо привода от вспомогательного валика; 5 - пружина силового замыкания кулачкового механизма подачи револьверного суппорта; 6 - кулачок подачи револьверного суппорта; 7 - рейка скользящая в корпусе суппорта; 8 - тяга; 9 - кривошипный механизм быстрого отвода и подвода револьверного суппорта, связанный через тягу 8 с рейкой

Наличие кривошипного механизма для быстрого отвода и подвода головки при ее переключении ограничивает функции кулачка револьверного суппорта рабочим ходом и отводом суппорта по кривой спада профиля кулачка в положение начала следующего рабочего хода. Это повышает емкость кулачка револьверного суппорта до шести рабочих ходов за цикл обработки, считая и подвод упора.

Общий валик кулачков зажима и подачи прутка приводится от вспомогательного вала через однооборотную муфту.

Приводной механизм автоматов третьей структурной группы характеризуется наличием двух валов - распределительного, вращающегося с постоянной скоростью за весь цикл обработки, и быстроходного вспомогательного вала.

Функции системы управления при этой структуре (см. рис. 1) ограничиваются передаточными механизмами автомата: включением однооборотных муфт командными кулачками распределительного вала, цикловым реверсированием (Рц) вращения шпинделя при воздействии кулачка распределительного вала на концевые выключатели и цикловой настройкой чисел оборотов шпинделя при помощи специального переключателя, занимающего при повороте его особым мальтийским механизмом, связанным с приводом переключения головки, последовательно шесть положений при переключении револьверной головки (см. рис. 8, Кулачковые автоматы).

Общецикловая увязка частных циклов основных (вал Рв. на рис. 7) и вспомогательных (валы B' и В'' на рис. 7) рабочих органов осуществляется за счет системы управления, включающей ведущие валы исполнительных механизмов вспомогательных органов на определенных стадиях общего автоматического цикла.

Так как однооборотные муфты М1 и М2 включаются кинематически жесткими механизмами, то, по существу, связь между основными и вспомогательными рабочими органами остается кинематической во все время автоматического цикла обработки.

Конструкция револьверного суппорта станка модели 1Б136 приведена на рис. 9.

Рис. 9. Суппорт револьверной головки автомата мод. 1Б136: 1 - каретка суппорта; 2 - кривошип; 3 - шатун; 4 - пустотелая рейка, скользящая в пазу каретки; 5 - стержень, закрепленный в рейке; 6 - резьбовая втулка для крепления и регулирования положения стержня 5 в рейке 4 при выставлении суппорта; 7 - штифт, запрессованный в каретке; конец штифта входит в паз стержня; 8 - пружина; 9 - стержень с головкой на правом конце опирающейся на торец втулки 16; 10 - мальтийский крест револьверной головки; 11 - палец водила мальтийского механизма; 12 - торцовый кулачок привода фиксатора; 13 - широкая входная шестерня механизма переключения револьверной головки; 14 - ось распределительного вала; 15 - втулка с вырезом; 16 - втулка-упор; 17 - ось вспомогательного вала; 18 - фиксатор револьверной головки

Цикл переключения револьверной головки (рис. 10) совершается следующим образом.

Начало переключения (рис. 10, а). Ролик зубчатого сектора идет вниз по кривой спада профиля кулачка; под действием пружины (силовое замыкание кулачкового механизма) суппорт отходит вправо. Включается однооборотная муфта переключения револьверной головки; начинает поворачиваться кривошип, расстояние между А и Б уменьшается, и скорость отвода суппорта увеличивается; кулачковый механизм остается замкнутым.

Окончание отвода револьверного суппорта до упора (рис. 10, б). Сила пружины замыкается на упор. Силовое замыкание кулачкового механизма прекращается.

Начало поворота револьверной головки (рис. 10, в). При дальнейшем повороте вала кривошипа рейка идет вперед (влево), поворачивает сектор и ролик отходит от кулачка; ролик водила входит в паз мальтийского креста. Фиксатор вышел из гнезда.

Окончание поворота револьверной головки (рис. 10, г). Кривошип проходит мертвое положение, рейка начинает двигаться назад (направо), ролик приближается к кулачку, ролик водила выходит из паза мальтийского креста, поворот заканчивается. Фиксатор входит в гнездо.

Начало подвода револьверного суппорта кривошипным механизмом (рис. 10, д). При повороте кривошипа рейка отходит назад (вправо) до тех пор, пока ролик зубчатого сектора не коснется поверхности кулачка суппорта. При дальнейшем повороте кривошипа расстояние между А и Б будет увеличиваться при замкнутом кулачковом механизме, суппорт отойдет от упора и будет быстро подводиться в зону обработки.

Одновременно произойдет небольшой отвод суппорта при ходе ролика по кривой спада профиля кулачка.

Окончание переключения (рис. 10, е). Подвод суппорта закончится, когда кривошип займет мертвое положение. В этот момент выключится и зафиксируется однооборотная муфта, а вместе с ней - все зубчатые колеса механизма переключения и валик кривошипного механизма. При окончании переключения ролик должен находиться в конце кривой спада профиля кулачка на радиусе, который на 1,5 мм меньше радиуса, отвечающего началу следующего рабочего хода суппорта. Если переключение закончится, когда ролик находится на кривой спада не в конце ее, а на большом радиусе кулачка, то в конце переключения суппорт выдвинется вперед дальше начала следующего рабочего хода, инструменты ударятся об обрабатываемую заготовку, затем суппорт отойдет назад до конца кривой спада профиля кулачка и начнет снова двигаться вперед с началом следующего рабочего хода.

Поэтому командные кулачки однооборотной муфты переключения револьверной головки регулируются по концу переключения так, чтобы возвратного движения суппорта после переключения не происходило.

В конце отвода револьверного суппорта (рис. 10, б) втулка 15 (рис. 9) упирается во втулку-упор 16, передавая на нее силу пружины 8. Кривошип втягивает рейку в корпус каретки суппорта, а суппорт продолжает двигаться по инерции. При этом штифт 7, двигаясь в вырезе втулки 15, упирается в торец паза стержня 9 и увлекает его вправо. Стержень 9 сжимает пружину 8, гася запас кинетической энергии суппорта, после чего пружина передвинет суппорт влево и штифт 7 упрется в левую кромку выреза втулки 15.

Рис. 10. Схема переключения револьверной головки

Для включения привода однооборотных исполнительных механизмов от вспомогательного вала (см. муфты М1 и М2 на рис. 7) в одношпиндельных револьверных автоматах применяют кулачковые однооборотные муфты, самовыключающиеся после одного оборота входного вала циклового исполнительного механизма, т. е. одного частного цикла движений рабочего органа.

В токарно-револьверных автоматах мод. 1A136 и 15136 вспомогательный вал 2 (рис. 11) делает 1 ⅓, оборота за цикл переключения револьверной головки. Кулачок 3 на промежуточном валике, делающий один оборот за этот цикл, позволяет пальцу 7 войти в фасонную выемку 6 полумуфты и выключит ее только в конце цикла переключения головки. Так как полумуфта делает за цикл переключения головки / оборота, то на ней сделаны три фасонные выемки 6 и три паза для фиксатора 1.

Кулачок 3, вращаясь, сообщает своим скосом дополнительное отклонение рычагу 4, чтобы защелка на его конце поднялась над вершиной командного кулачка 5, повернулась под действием пружинки и не упиралась в кулачок 5 при вводе пальца 7 во впадину 6.

Рис. 11. Механизм включения однооборотной муфты для переключения револьверной головки токарно-револьверных автоматов мод. 1A136 и 1Б136