Станок ИР500ПМФ4 - Горизонтальный Обрабатывающий Центр

Станок ИР500ПМФ4 с комбинированной системой числового программного управления, с автоматической сменой инструмента и обрабатываемых деталей, с продольно-подвижной стойкой и поперечно-подвижным поворотным столом (рис. 1) предназначен для обработки корпусных заготовок средних размеров из черных и цветных металлов в условиях серийного производства.

Контроль перемещений шпиндельной бабки, стола и стойки обеспечивается датчиками обратной связи - индуктосинами или (на некоторых модификациях станка) резольверами.

Обрабатывающий центр с ЧПУ позиционно-контурного типа система позволяет выполнять разнообразную обработку плоских, фасонных поверхностей и отверстий, включая контурное фрезерование с линейной и круговой интерполяцией.

Шпиндельная бабка с мощным шпинделем размещена не сбоку, как у горизонтально-расточного станка, а в проеме стойки. Бабка перемещается вертикально по направляющим, охватывающим ее с двух боковых сторон. Такая компоновка, сочетающаяся с массивной, усиленной ребрами жесткости стойкой портального типа, обеспечивает высокую жесткость шпиндельного узла и точность его линейных перемещений.

Рис. 1. Компоновка станка ИР500ПМФ4

Вращение шпинделя осуществляется от электродвигателя M1 постоянного тока (рис. 2). Изменение частоты вращения шпинделя обеспечивается регулированием двигателя и двухступенчатой коробкой скоростей. Для переключения механических диапазонов служит подвижный блок зубчатых колес z=23 и z=56, который может входить в зацепление с шестернями z=36 или z=66, закрепленными на общей ступице и связанными со шпинделем зубчатой муфтой, размещенной в отверстии ступицы. Подвижный блок может занимать два положения, соответствующие первому и второму диапазонам. Блок перемещается гидроцилиндром. При включении первого механического диапазона возможно получение частоты вращения шпинделя в пределах 21,2...1000 мин(-1) при большом постоянном крутящем моменте 700 Нм. Второй диапазон обеспечивает частоту вращения шпинделя 1000...3150 мин(-1) при постоянной мощности 14 кВт. Изменение направления вращения достигается реверсированием электродвигателя.

Движения подач и поворот стола осуществляются от высокомоментных электродвигателей постоянного тока М2, M3, M4, MS, M6.

На поворотный стол станка ИР500ПМФ4 можно устанавливать заготовку массой 7 тонн. Поворачивая стол, можно изменять угловое положение заготовки по отношению к шпинделю и производить обработку с четырех сторон при одном установе. Для сокращения вспомогательного времени на установку и снятие заготовок имеется двухпозиционный поворотный стол. Обработка заготовок ведется с закреплением их в приспособлениях-спутниках. Один из спутников находится на основном поворотном столе станка вместе с обрабатываемой заготовкой. На другом спутнике в это время устанавливают следующую заготовку. После окончания обработки первой заготовки она автоматически передвигается вместе со спутником вправо, на двухпозиционный стол. После этого стол поворачивается на 180°, и спутник со «своей» заготовкой поступает на стол в рабочую зону станка, где начинается обработка заготовки. Обработанная деталь снимается со спутника, и вместо нее устанавливают и закрепляют следующую заготовку.

Режущие инструменты, закрепленные вне станка в унифицированных инструментальных оправках, размещаются при наладке в гнездах инструментального магазина, расположенного сверху на стойке станка. Над каждым гнездом имеется номер (в станке ИР500ПМФ4 принята система кодирования гнезд магазина). Для передачи инструментов из магазина в шпиндель и обратно служит двухзахватный автооператор.

Рис. 2. Кинематическая схема станка ИР500ПМФ4

• Класс точности - П;
• Размеры рабочей поверхности стола - 500x500 мм;
• Количество резьбовых отверстий на поверхности стола - 25 шт.;
• Расстояние между резьбовыми отверстиями - 100 мм;
• Резьбовые отверстия - M20;
• Наибольшая масса обрабатываемого изделия - 700 кг;
• Конус шпинделя (конусность 7:24) - 50 AT5;
• Величина перемещений подвижных узлов по X/Y/Z - 800/500/500 мм;
• Индексируемый поворотный стол - 72 позиции через 5 град;
• Наибольший диаметр растачиваемого отверстия - 160 мм;
• Наибольший диаметр сверления в стали средней твердости - 40 мм;
• Наибольший диаметр торцовой фрезы - 160 мм;
• Наибольший диаметр растачиваемого отверстия специальной оправкой - 180 мм;
• Наибольший диаметр нарезаемой резьбы метчиком - M20;
• Диапазон частот вращения шпинделя - 21,2...3000 мин(-1);
• Ступени частот вращения шпинделя - через 1 оборот;
• Скорость быстрых установочных перемещений (в зависимости от комплектации) - 8 (10) м/мин;
• Мощность электродвигателя главного движения - 14 кВт;
• Номинальная частота вращения двигателя - 1000 мин(-1);
• Пределы подач стола, шпиндельной бабки, стойки - 1...3600 мм/мин;
• Наибольший крутящий момент на шпинделе - 630 Нм;
• Наибольшее усилие подачи по X/Y/Z - 8/4/8 кН;
• Наибольшее тангенциальное усилие резания - 3 кН;
• Количество инструментов, устанавливаемых в магазине - 30 шт.;
• Наибольший диаметр рядом стоящих инструментов в магазине - 125 мм;
• Наибольший диаметр инструмента при свободных соседних гнездах магазина - 160 мм;
• Наибольшая длина инструмента от торца - 300 мм;
• Масса инструментальной оправки с инструментом - 20 кг;
• Время смены инструмента «от реза до реза» (в зависимости от комплектации) - 16,2...21,2 с;
• Устройство автоматической смены палет - поворотное на 180°;
• Время смены столов спутников - 45 с;
• Габаритные размеры станка (в зависимости от комплектации) - 4450x4635x3205 мм;
• Масса станка (с оборудованием) - 9350 (12785) кг.

На обрабатывающих центрах сверлильно-фрезерной и расточной групп для сокращения времени смены заготовок при значительной длине стола и его хода на столе устанавливают несколько приспособлений (рис. 3, а). Благодаря маятниковому перемещению стола во время обработки детали на одной из позиций на свободных позициях осуществляют съем или установку новой детали в других конструкциях на столе также имеется несколько установочных позиций, но к рабочей позиции перемещается не стол, а шпиндель. В этом случае можно использовать как приспособления без поворота, так и поворотные столы. Поворотные столы имеют две и более позиций (рис. 3, б), на нерабочих позициях производятся снятие и установка детали.

Рис. 3. Схема установки деталей на столе

В некоторых конструкциях обрабатывающих центров детали устанавливаются на спутниках или в передвижном приспособлении на отдельных опорах около станка. С этих опор столы-спутники передвигаются на стол и в рабочую позицию вручную или автоматически. В этом случае используют сменные столы-спутники. Два стола-спутника установлены по торцам стола. Деталь устанавливается на одном из столов-спутников. Перемещение спутников на поворотный стол для обработки и обратно осуществляется с помощью механического привода, имеющего отдельный электродвигатель; закрепление спутника на поворотном столе осуществляется с помощью гидравлического устройства.

Устройство для автоматической смены столов-спутников, имеющегося в станке ИР500ПМФ4, представлено на рис. 4. Оно установлено на отдельной от станины станка тумбе. В центральной части устройства имеется ось 8, с которой связана плита 7. На этой плите устанавливаются и перемещаются на роликах 5 и 6 столы-спутники 4. Оси 8 с помощью шестерни и рейки сообщается поворот на 180° от гидроцилиндров, расположенных по обе стороны от этой оси (не показаны на рисунке).

Перемещение спутника по плите на установочную позицию производится с помощью гидроцилиндров 1 и 3. При перемещении штоков гидроцилиндров перемещаются по штанге 2 связанные с ними захваты спутников 9.

Рис. 4. Механизм автоматической смены столов-спутников станка ИР500ПМФ4

Многооперационный станок ИР500МФ4 Ивановского станкостроительного производственного объединения им. 50-летия СССР предназначен для обработки корпусных заготовок средних размеров в условиях серийного производства (рис. 5).

  Рис. 5. Горизонтальный многооперационный станок ИР500МФ4

Обратим внимание прежде всего на мощный шпиндель Ш и шпиндельную бабку ШБ, размещенную не сбоку, как у горизонтально-расточного станка, а в проеме стойки 3, где бабка перемещается по направляющим, охватывающим ее с двух боковых сторон. Такая компоновка, сочетающаяся с массивной, усиленной ребрами жесткости стойкой портального типа, обеспечивает высокую жесткость шпиндельного узла и точность его линейных перемещений.

На поворотный стол 1 станка можно устанавливать заготовку массой 7 т. Поворачивая стол, можно изменять угловое положение заготовки по отношению к шпинделю и производить обработку с четырех сторон при одном установе. Позиционно-контурная система ЧПУ позволяет выполнять разнообразную обработку плоских и фасонных поверхностей и отверстий, включая контурное фрезерование с линейной и круговой интерполяцией. Обработку плоскостей можно вести торцовыми фрезами диаметром до 160 мм или концевыми фрезами. Возможно сверление отверстий в стали средней твердости при диаметрах до 40 мм, растачивание до 160 мм, нарезание резьб до М20 метчиками, закрепленными в специальных патронах. Наибольшие перемещения подвижных узлов составляют: шпиндельной бабки (по оси Y) 800 мм, стола (по оси X) 800 мм, стойки (по оси Z) 500 мм.

Координаты положения нуля станка: X - расстояние от оси поворота стола до оси шпинделя 400 мм; Y - расстояние от плоскости стола до оси шпинделя 600 мм; Z – расстояние от оси поворота стола до торца шпинделя 620 мм.

Дискретность задания координатных размеров 0,002 мм. Контроль перемещений шпиндельной бабки, стола и стойки обеспечивается датчиками обратной связи - индуксинами или (на некоторых модификациях станка) револьверами.

Режущие инструменты, закрепленные вне станка в унифицированных инструментальных оправках, размещаются при наладке в гнездах инструментального магазина М. Над каждым гнездом имеется номер (в станке принята система кодирования гнезд магазина). Для передачи инструментов из магазина в шпиндель и обратно служит двухзахватный автооператор А (на рисунке показан момент, когда верхний захват извлек нужный инструмент из магазина и автооператор сместился вниз, подготавливаясь к смене обрабатывающего инструмента - сверла, находящегося в шпинделе).

Для сокращения вспомогательного времени на установку и снятие заготовок имеется двухпозиционный поворотный стол 4.

Обработка заготовок ведется с закреплением их в приспособлениях спутниках. Один из спутников (2) находится на основном поворотном столе станка вместе с обрабатываемой заготовкой. На другом спутнике 5 в это время устанавливают следующую заготовку. После окончания обработки первой заготовки она автоматически передвигается вместе со спутником 2 вправо, на двухпозиционный стол 4. После этого стол 4 поворачивается на 180°, и спутник 5 со «своей» заготовкой поступает на стол 1 в рабочую зону станка, где начинается обработка заготовки. Обработанная деталь снимается со спутника 2, и вместо нее устанавливают и закрепляют следующую заготовку.

Рассмотрим кинематическую схему станка (рис. 6).

Рис. 6. Кинематика станка ИР500МФ4

Главное движение - вращение шпинделя с закрепленным в нем инструментом. Движения подачи: по оси X - перемещение стола с заготовкой, по оси Y - вертикальное перемещение шпиндельной бабки, по оси Z - горизонтальное перемещение стойки.

Вращение шпинделя 2 обеспечивается электродвигателем М1 постоянного тока типа 2ПФ-80г мощностью 14 кВт (номинальная частота вращения 1000 об/мин, номинальное напряжение 220 В). Изменение частоты вращения шпинделя обеспечивается регулированием двигателя и двухступенчатой коробкой скоростей. Для переключения механических диапазонов служит подвижный блок зубчатых колес 23-56, который может входить в зацепление с шестернями z=33 или z= 66, закрепленными на общей ступице и связанными со шпинделем зубчатой муфтой, размещенной в отверстии ступицы. Подвижный блок может занимать два положения, соответствующие первому и второму диапазону. Блок перемещается гидроцилиндром и вилкой (на схеме не показан). При включении первого механического диапазона возможно получение частоты вращения шпинделя в пределах 21,2-1000 об/мин при большом постоянном крутящем моменте 700 Н•м. Второй диапазон обеспечивает частоту вращения шпинделя 1000-3150 об/мин при постоянной мощности 14 кВт. Изменение направления вращения достигается реверсированием электродвигателя.

Перемещение шпиндельной бабки (по оси Y), стойки (по оси Z) и стола (по оси X) обеспечивается одинаковыми высокомоментными электродвигателями M2-M4 с возбуждением от постоянных магнитов. Мощность каждого двигателя 2,8 кВт (при n=1000 об/мин).

Установленные электродвигатели позволяют без применения коробки подач получать рабочую подачу по любой из координат в пределах 1-2000 мм/мин и быстрые установочные перемещения со скоростью 8000 или 10 000 мм/мин (последняя зависит от принятой системы ЧПУ).

Наибольшая сила подачи стола и стойки 8 кН, шпиндельной бабки 4 кН. Такие же электродвигатели использованы для вращения поворотного стола 1 (двигатель М5) инструментального магазина 3 (двигатель М6).

Шпиндель вращается в опорах качения в виде двух двухрядных сдвоенных роликовых радиальных подшипников и двухрядного упорного шарикового подшипника. Для установки инструментальной оправки гнездо шпинделя имеет конусность 7: 24; крутящий момент передается двумя торцовыми шпонками, входящими в пазы фланца оправки. Для того чтобы при смене инструмента пазы оправки и шпонки шпинделя всегда совпадали, необходимо предварительно ориентировать оправку и шпиндель в угловом положении.

Механизм угловой ориентации шпинделя действует следующим образом (рис. 7). Для остановки шпинделя подается команда на подачу масла под давлением в гидроцилиндр 1, шток которого поворачивает рычаг 4 с роликом 5, прижимая его к диску 6, закрепленному на заднем конце шпинделя. В момент, когда ролик попадает на скошенную часть диска (рис. 7, б), планка 2, прикрепленная к штоку гидроцилиндра, оказывается в положении, когда срабатывает бесконтактный выключатель Д1, посылая команду на остановку вращения шпинделя. За время торможения диск успевает повернуться на небольшой угол, после чего ролик 5 попадает в паз диска и фиксирует диск и шпиндель в определенном угловом положении (рис. 7, в).

Рис. 7. Устройство угловой ориентации шпинделя станка ИР500МФ4

Бесконтактный выключатель Д2 сигнализирует об окончании шпинделя. Для расфиксации шпинделя масло из гидроцилиндра направляется на слив (рис. 7, а) и поршень со штоком перемещается в левое положение пружиной 3. Ролик 5 выходит из контакта с диском, выключатель Д3 подает сигнал о расфиксации, разрешающей включение вращения шпинделя.

Устройство автоматической смены инструмента состоит из инструментального магазина и автооператора А. Магазин барабанного типа с радиально расположенным гнездом для инструментальных оправок. Емкость магазина - 30 инструментов, в каждое гнездо можно поместить оправку с инструментом, диаметральный размер которого не превышает 125 мм. Если нужно использовать более крупный инструмент диаметром (до 160 мм), соединение гнезда магазина оставляют свободными.

Максимальный вес инструмента с оправкой не должен превышать 0,2 кН. Для поиска и смены инструмента принято кодирование гнезд магазина, т.е. каждый инструмент имеет свое определенное место, предусмотренное программой.

Рассмотрим более подробно устройство инструментального магазина (рис. 8).

Рис. 8. Инструментальный магазин станка ИР500МФ4

Корпус 19 магазина с гнездами 20 для инструментальных оправок 21 размещен на верхнем торце стойки станка 2 и может поворачиваться относительно центральной оси. Сопряжение корпуса магазина с основанием происходит по поверхностям направляющих 3-5, изготовленных из полимерного материала. Для поворота магазина служит высокомоментный электродвигатель 10 с возбуждением от постоянных магнитов. На валу двигателя, на шпонке, закреплена шестерня 12, входящая в зацепление с зубчатым венцом 18, привернутым к корпусу магазина. Угол поворота магазина задается с помощью конечных выключателей, установленных на неподвижном кронштейне 13. Один из них (14), взаимодействует с упором 17, фиксирующим нулевое положение магазина, другой служит для отсчета гнезд магазина. Против каждого гнезда имеется такой же упор 16, взаимодействующий с конечным выключателем 15 при повороте магазина. Для того чтобы гнездо после очередного поворота на заданный угол останавливалось точно в положении смены инструмента, предусмотрено фиксирующее устройство.

На валу электродвигателя с помощью муфты закреплен диск 11 с двумя полукруглыми пазами П. При подходе инструментального гнезда с позиции смены ролик 9 штоком гидроцилиндра 6 вводится в паз диска. Отключается электродвигатель 10, и происходит точная фиксация магазина. Бесконтактный выключатель 8 сигнализирует об этом в систему управления. После этого вступает в работу механизм автоматической смены инструмента.

Перед следующим поворотом ролик фиксатора выводится из зацепления с диском (шток гидроцилиндра смещается влево). Бесконтактный выключатель 7 формирует сигнал, разрешающий выключение электродвигателя поворота магазина.

Инструментальные оправки 21 удерживаются в гнездах от выпадения фиксаторами 24 и шариками 23 с пружинами 22. Сила прижатия фиксаторов к хвостовику оправки невелика и не препятствует вытаскиванию оправки из гнезда магазина автооператором. Контроль наличия оправки в гнезде обеспечивает бесконтактный выключатель 1.

При наладке станка каждая оправка с инструментом устанавливается в гнездо магазина в строго определенном угловом положении так, чтобы паз во фланце оправки совпал с направляющей шпонкой 20. Это необходимо для того, чтобы при переносе оправки автооператором в шпиндель станка пазы оправки совпали со шпонками шпинделя. При смене инструмента шпиндель всегда останавливается автоматически тоже в определенном угловом положении.

Автооператор (рис. 9) размещен над шпиндельной бабкой станка. Его захваты выполнены в виде рычагов 9 и 10, между которыми установлены пружины 13, стремящиеся повернуть рычаги относительно осей 11 и 12. Захваты находятся в корпусе 20, соединенном с гильзой 18. в крышке 17 гильзы закреплен шарикоподшипник 16, посаженный на конец штока 15 гидроцилиндра 21. При перемещениях поршня 22 со штоком движется и гильза 18 с захватами. Это движение используется для вытаскивания инструментальных оправок из гнезда магазина или посадочного конуса шпинделя. Затем нужно поменять инструменты местами, а для этого повернуть корпус захвата на 180°. Гидроцилиндр 8 поворота имеет шток, соединенный с рейкой 3, которая находится в зацеплении с зубчатым венцом 2, закрепленным на стакане 1. Правый конец стакана сцеплен с гильзой 18 двумя длинными шпонками 14 и 19. Поэтому гильза, а вместе с ней и корпус захвата поворачивается одновременно со стаканом 1. Длинные шпоночные пазы позволяют гильзе с захватами совершать необходимые продольные перемещения без потери связи со стаканом.

Рис. 9. Автооператор станка ИР500МФ4

Для захвата инструмента из магазина корпус автооператора 4 поднимается гидроцилиндром 6 по направляющим 5 и 7 в крайнее верхнее положение, при котором один из захватов автооператора охватывает своими рычагами фланец инструментальной оправки, подготовленной путем соответствующего поворота магазина к подаче в шпиндель станка. В дальнейшем при вытаскивании оправки из магазина и переносе в шпиндель она удерживается пружинами 13. Чтобы в момент поворота корпуса захватов на 180° оправка с тяжелым инструментом не выскочила из захвата под действием центробежной силы, предусмотрено предохранительное устройство. В крайнем правом положении конуса захватов, когда только и происходит поворот, внутренние концы К рычагов захвата (рис. 9, б) оказывают по обеим сторонам кнопок 14 и 19. Шпонки не позволяют рычагам сблизиться и освободить оправку.

Автоматическая смена инструментов происходит в следующем порядке:

• поиск сменяющего инструмента поворотом магазина;
• извлечение инструмента из магазина; Для этого автооператор совершает ход вверх, захватывает инструмент за оправку, ходом вперед вдоль оси вытаскивает ее из гнезда, опускается в нижнее положение и ходом назад вдоль оси становится в положение подготовки к смене инструментов;
• подъем шпиндельной бабки в позицию смены инструмента; в конце хода захваты автооператора защемляют оправку обрабатывающего инструмента;
• смена инструментов в шпинделе: ход автооператора вперед, поворот на 180°, возврат вдоль оси;
• переход шпиндельной бабки в рабочую позицию;
• перенос отработавшего инструмента в свое гнездо магазина: ход автооператора вперед, вверх и назад вдоль оси. Поиск гнезда для отработавшего инструмента происходит за время выполнения трех-пяти элементов цикла;
• опускание автооператора в нижнее положение с тем, чтобы его верхний захват не мешал повороту магазина для поиска очередного инструмента. Время, затрачиваемое непосредственно на смену инструментов в шпинделе, составляет 6 с, а время на смену «от стружки до стружки» может составлять 16-21 с в зависимости от того, на каком расстоянии находилась шпиндельная бабка от позиции смены после окончания предыдущего рабочего перехода.

Ходовые винты подач получают вращение непосредственно от высокомоментных электродвигателей. Для увеличения жесткости соединения вал двигателя - ходовой винт применены специальные муфты.

В опорах шариковых винтов всех приводов подач установлены с натягом прецизионные комбинированные упорно-радиальные роликовые подшипники, отличающиеся высокой нагрузочной способностью и жесткостью (рис. 10). Натяг Создается с помощью разрезной гайки 1, навернутой на резьбовой конец ходового винта. В собранном подшипнике 3 между кольцами 4, 5 имеется зазор 4-6 мкм. При затягивании гайки 1 этот зазор устраняется и создается нужный натяг между всеми кольцами и роликами. В затянутом состоянии гайка 1 стопорится винтом 2.

Рис. 10. Схема регулирования натяга в опорах шариковых винтов

Величина предварительного натяга для винтов подачи по осям Х и Y одинаковая и составляет 9,67+1,94 кН, а для винта перемещения стойки (как наиболее нагруженного) увеличена до 10,16+20,3 кН. Направляющие неподвижных частей станка выполнены накладными стальными закаленными.

Направляющие подвижных узлов - комбинированные: лицевые части накладные, изготовленные из полимерного антифрикционного материала, боковые и нижние части имеют опоры качения. Зазор направляющих качения устраняется регулировочными клиньями.

Установка и закрепление заготовок на станке ИР500МФ4 производятся, как правило, в приспособлениях-спутниках. Массивная стальная плита (рис. 11) спутника имеет сетку базовых отверстий для установки базовых и крепежных элементов.

Рис. 11. Приспособление-спутник станка ИР500МФ4

Установка заготовок и снятие обработанных деталей со спутника производятся на раположенном рядом со станком двухпозиционном столе. Для перемещения спутника имеются направляющие и хорошо видный на рисунке захват, которым спутник сцепляется с тягой гидроцилиндра двухпозиционного стола.

Станок ИР500МФ4 имеет встроенный поворотный стол (рис. 12). Платформа 5 стола, опирающаяся на гильзу 11, установлена в корпусе основного стола 18 станка на оси 1. Для поворота стола служит червячная пара 15-14. Червяк 14 закреплен на ведущем валу, связанном соединительной кулачковой муфтой (см. рис. 6) с высокомоментным электродвигателем постоянного тока М5.

Рис. 12. Поворотный стол станка ИР500МФ4

В неподвижном положении платформа поворотного стола фиксируется по отношению к корпусу 18 зубчатыми полумуфтами 2 и 3, имеющими торцовые треугольные мелкие зубья (рис. 12). Перед поворотом необходимо стол приподнять, чтобы расцепить зубья полумуфт. Для этой цели служит гидропривод, образованный гильзой 11 и поршнем 10.

При подаче масла под давлением по каналу К4 в верхнюю полость гидроцилиндра гильза и платформа стола поднимутся до тех пор, пока не расцепится муфта и не будет устранен зазор между верхним кольцом упорного шарикоподшипника 19 и поршнем 10. Теперь при включении электродвигателя поворота стола червячное колесо 15 повернет гильзу и сцепленную с ней шпонкой 4 платформу 5 стола на заданный угол. После завершения поворота платформа должна быть точно зафиксирована и поджата к основанию. Для этого подается масло под давлением в плотность к, гидроцилиндра. Гильза 11 опускается. Вместе с ней опускается и фиксируется зубьями полумуфт платформа 5 стола. При дальнейшем опускании гильзы платформа плотно поджимается к опоре кольцом 13.

В верхней части стола имеется еще один гидроцилиндр 9, предназначенный для закрепления на поворотном столе приспособления-спутника 7. После автоматической подачи спутника на стол для его фиксации с помощью пальцев 6 и 12 и закрепления он пускается и поджимается к столу фланцем 8 гидроцилиндра, в нижнюю полость которого подается масло по каналу К2. Для снятия спутника с фиксаторов масло под давлением подается по каналу К3 в верхнюю полость гидроцилиндра. Контроль закрепленного (нижнего) и разжатого (верхнего) положения платформы стола обеспечивается бесконтактными выключателями, встроенными в корпус стола.

Направляющие основного стола станка выполнены комбинированными: с пластмассовыми накладками 21, 17 и 16 и в виде роликовых опор качения 23, 22, 20. Опоры качения регулируются таким образом, чтобы устранить зазоры в сопряжениях.

Устройство для автоматической смены приспособлений-спутников устанавливаются рядом со станком, справа от стола станка (см. рис. 5). Принцип действия устройства поясняет рис. 13. Основная его часть - поворотная платформа 7, на которую можно устанавливать приспособления. спутники 11. Платформа имеет две позиции для спутников и механизмы для их перемещения на стол станка и обратно. В выемке платформы размещены навстречу друг другу одинаковые гидроцилиндры 10 и 13, на концах штоков которых имеются Т-образные захваты 14 и 6, предназначенные для сцепления со спутником. При установке спутника на платформу (перемещение по стрелке Б) он своим фигурным вырезом 12 входит в зацепление с захватом 14 штока гидроцилиндра. На платформе спутник базируется своими нижними направляющими на роликах 9 и центрируется по боковым сторонам ролика 8. Это исходное положение спутника в позиции ожидания. Если шток гидроцилиндра 10 начнет перемещаться, вместе с ним покатится по роликам спутник.

Рис. 13. Устройство для автоматической смены приспособлений спутников

На рис. 13 показано выдвинутое положение штока второго гидроцилиндра 13. Захват 6 переместился по направляющей штанге и заставил спутник прокатиться по роликам 9 и 8 в направлении стрелки А на поворотный стол станка (этот спутник и стол станка на схеме не показаны). На поворотном столе спутник автоматически опустился на фиксаторы. Благодаря этому захват 6 штока гидроцилиндра 13 расцепился со спутником, стол станка вместе с закрепленным на нем спутником на быстром ходу переместился в зону обработки.

Закрепляют заготовку на спутнике во время обработки другой заготовки, когда спутник находится в позиции ожидания или заранее вне станка. Во втором случае спутник поступает на платформу 7 вместе с закрепленной на нем заготовкой.

После того как очередная заготовка будет обработана, стол станка автоматически на быстром ходу передвинется вправо к устройству для смены спутников и остановиться в положении, когда фигурный паз спутника окажется точно под захватом Б. Гидроцилиндр поворотного стола станка приподнимает спутник над фиксаторами, и произойдет сцепление спутника с захватом 6. Вслед за этим масло под давлением поступит в штоковую полость гидроцилиндра 13, шток сместится в крайнее правое положение, увлекая за собой спутник с заготовкой. К этому времени оператор, обслуживающий станок, установит и закрепит на спутнике 11 следующую заготовку. Теперь на платформе окажутся два спутника. Левый - с обработанной деталью, правый - с ожидающей обработки заготовкой. Нужно поменять их местами. Для этого платформа поворачивается на стойке 15 зубчатым колесом 3, сцепленным с рейкой 4. Рейку перемещают гидроцилиндры 5 и 16. После поворота платформы на 180° спутник 11 с заготовкой, поступившей в левую позицию, выталкивается гидроцилиндром 10 на поворотный стол станка, а со второго спутника снимают (во время работы станка) обработанную деталь и на него устанавливают следующую заготовку. В дальнейшем цикл работы устройства повторяется. Установка и снятие заготовок и обработанных деталей перекрывается машинным временем. Вспомогательное время затрачивается только на подход стола станка к платформе смены спутников, на отцепление и перемещение спутника с обработанной деталью на платформу, на поворот платформы на 180°, подачу другого спутника с закрепленной заготовкой на стол станка и возврат стола в рабочую зону.

Поясним некоторые конструктивные особенности устройства для автоматической смены спутников.

Подвод масла под давлением к гидроцилиндрам 10 и 13 осуществляется через вертикальные каналы, имеющиеся в стойке, и муфту, не показанные на схеме. В конце хода штоков для плановой остановки используется торможение.

Для упрощения подачи масло подается в полости гидроцилиндров параллельно. Однако во время сталкивания спутника с платформы должен срабатывать только один цилиндр, тот, против захвата которого находится в этот момент стол станка. Поэтому пришлось предусмотреть установку в платформе выдвижных (снизу вверх) упоров, размещенных около захватов в тех местах, где они находятся при уплотненных штоках.

Для затормаживания одного из штоков, который в данной части цикла не должен перемещаться, соответствующий упор выдвигается из платформы. Для поднятия каждого из упоров служит копир, на который наезжает стержень упора при повороте платформы на 180° в ту или другую сторону.

Контроль срабатывания гидроцилиндров и выполнения всех элементов цикла смены спутников обеспечивают бесконтактные конечные выключатели.

Полное время, затрачиваемое на автоматическую смену спутников на столе станка, составляет 45 с.

Точная выверка положения платформы устройства смены спутников по отношению к столу станка производится с помощью регулировочных болтов 2 и 17, ввернутых в выступы базовой плиты 1, неподвижно закрепленной на фундаменте.

Гидростанция, гидродвигатели, распределительная и регулирующая аппаратура станка ИР500МФ4 выполняют следующие функции: гидравлическое уравновешивание шпиндельной бабки; переключение блока шестерен в коробке скоростей; угловую ориентацию шпинделя; разжим инструментальной оправки; фиксацию инструментального магазина; привод механизмов автооператора; закрепление и раскрепление поворотного стола и спутника; автоматическую смену приспособлений-спутников.

В гидростанции имеются насос для питания гидродвигателей (поршневых гидроцилиндров), насос для циркуляционной смазки главного привода, агрегатная установка для автоматического централизованного смазывания направляющих, теплообменник для охлаждения масла, циркулирующего в гидросистеме.

Регулируемый гидравлический насос 2 (рис. 14), приводимый в действие электродвигателем, нагнетает масло в гидросистему. Реле давления 5 контролирует давление масла в линии нагнетания и в случае аварийного падения давления отключает гидросистему станка Для визуального контроля давления имеется манометр 11, включаемый кнопкой 9.

Рис. 14. Схема гидростанции питания гидроцилиндров ИР500МФ4

Гидравлическая панель 6 распределяет масло по нескольким направлениям. Гидроцилиндр Р1 направляет масло под давлением к гидропанели, обслуживающей гидроцилиндры поворотного стола и устройства для автоматической смены приспособлений-спутников. Гидролиния P3 служит для подачи масла в гидроаккумулятор 14, гидролиния P4 обеспечивает работу гидроцилиндра 15 уравновешивания шпиндельной бабки. Постоянно работающий гидравлический насос поддерживает такое давление масла, при котором гидроцилиндр 15 уравновешивает шпиндельную бабку. В линии уравновешивания имеется регулятор давления 12, настраиваемый таким образом, чтобы крутящий момент на валу двигателя вертикальной подачи, необходимый для перемещения шпиндельной бабки вверх - вниз, был минимальным. Фактическое давление в линии уравновешивания контролируется с помощью реле давления 13. Гидравлический аккумулятор 14 накапливает энергию, поступающую от гидронасоса в периоды уменьшенного расхода ее исполнительными органами. Он восполняет потери давления в гидроцилиндре уравновешивания при быстрых перемещениях шпиндельной бабки электродвигателем. Еще одно назначение гидроаккумулятора - компенсация утечек в гидросистеме. Накопление энергии гидроаккумулятором происходит за счет деформации упругой диафрагмы, разделяющей его полость на две части - одну, заполненную маслом, и вторую, заряженную азотом под давлением 3,8 МПа (использовать для этой цели кислород или воздух нельзя, так как они взрывоопасны).

Большинство гидроцилиндров привода различных устройств станка получает питание по гидролинии P2 (слив осуществляется по гидролинии Т2). Для примера на рисунке показана схема подключения Одного из этих гидроцилиндров, предназначенного для перемещения автооператора параллельно оси шпинделя при смене инструмента. Скорость движения штока гидроцилиндра и давление масла регулируются дросселями 18 и 20, обратными клапанами 19, 21 и редукционным 16.

Управление работой гидроцилиндра осуществляется с помощью двухпозиционного распределителя 17 с электромагнитами У1 и У2. Положение распределителя на схеме соответствует включенному электромагниту У1. Масло под давлением поступает в левую полость гидроцилиндра 22. Поршень со штоком совершает ход вправо. Автооператор извлекает оправку с инструментом из шпинделя. В конце хода срабатывает бесконтактный конечный выключатель КВ2, подающий сигнал о том, что заданный ход автооператора выполнен. После этого автоматически срабатывает гидроцилиндр поворота автооператора на 180° (включенного по аналогичной схеме параллельно в ту же гидролинию P2-T2). После окончания поворота, фиксируемого соответствующим конечным выключателем, и поворота магазина для поиска нужного гнезда подается команда на обратный ход штока гидроцилиндра 22. Для этого включается электромагнит У1, и распределитель 17 переключается в правое положение. Автооператор вставляет в шпиндель новый инструмент, а отработавший подает в гнездо магазина. Контроль выполнения этого движения обеспечивает бесконтактный конечный выключатель КВ1.

В гидравлической схеме имеются фильтры, очищающие масло перед насосом 2 (фильтр 1), перед поступлением его в гидропанель (фильтр 4) и сливом в гидробак (фильтр 3). В линиях нагнетателя имеются обратные клапаны 7 и 8.

В гидравлических цилиндрах станка имеются устройства для быстрого торможения штока, обеспечивающие плавную остановку рабочего органа станка (рис. 15). В конце хода (на схеме - слева) наконечник 3, закрепленный на штоке 6 гидроцилиндра, перекрывает свободный выход масла из цилиндра через центральное отверстие в крышке 1. Масло вытесняется поршнем 5 через нижнее отверстие и дроссель 4, а потом уже попадает в центральное отверстие и далее на слив. Замедление хода штока зависит от настройки дросселя 4 (настройка выполняется на заводе при сборке станка).

Рис. 15. Устройство для торможения штока гидроцилиндра ИР500МФ4

Для очистки от стружки и грязи посадочного конуса шпинделя в него подается сжатый воздух, предварительно осушенный пропусканием через влагоотделитель и смешанный с мелкими частицами масла в устройстве подготовки воздуха. К станку сжатый воздух подают из цеховой магистрали под давлением 0,3-0,5 МПа.

Система смазки станка - комбинированная. Для смазки подшипников колес шпиндельной бабки служит система циркуляционной смазки от отдельного лопастного насоса, подающего масло через фильтр тонкой очистки и регулируемый распределитель к местам смазки.

Для смазки направляющих подвижных узлов, опор шпинделя, ШВП и подвижных механизмов устройства автоматической смены инструментов имеется автоматическая централизованная дозирующая система, включающая специальную агрегатную установку, главный и вторичные питатели и трубопроводы для подачи масла к местам смазки, Управление агрегатной установкой обеспечивает электронное устройство.

Для роликовых радиально-упорных подшипников приводов подачи стола, шпиндельной бабки и стойки, подшипников червячного вала поворотного стола и передачи рейка - шестерня устройства для смены приспособлений-спутников применяется консистентная смазка. Смазку этих узлов выполняют вручную.