bushuev_v_v_i_dr_metallorezhushie_stanki_tom_2

1.2. Токарные станки с ЧПУ и многоцелевые станки

41

Рис. 1.37. Револьверная головка с вращением всех инструментов

ципу, имеют ограничения по числу вращающихся инструментов. Кроме того, на неработающие вращающиеся инструменты может наматываться стружка, что представляет опасность для обслуживающего персонала.

При вращении только одного рабочего инструмента для его включения либо используются управляемые муфты, установленные в соответствующей позиции, либо включение обеспечивается конструкцией инструментального диска. На рис. 1.38 приведена конструкция револьверной головки многоцелевого токарного станка с приводом вращающегося инструмента, выполненного по последней схеме. Головка отличается отсутствием осевого смещения инструментального диска при его расфиксации, что исключает возможность засасывания в головку стружки и СОЖ.

Двенадцатипозиционная головка имеет возможность вращения в обе стороны, при этом время позиционирования составляет от 1 с (поворот на 30о, т. е. переход в соседнюю позицию) до 3 с (поворот на 180о). По точностным характеристикам головка удовлетворяет общим требованиям: стабильность (повторяемость) позиционирования ±2′′; точность позиционирования (деления) ±6′′.

При отключенном тормозе 24 вращение от двигателя 29 через зубчатые колеса 28, 27 и 26 передается на червяк 25, а от него — на червячное колесо 16. Через шпонку 9 вращается втулка 8 с шаровыми опорами 13, которые смещаются в угловом направлении относительно шаровых опор 12, связанных с фиксирующей муфтой 4. Расстояние между торцами опор при неподвижной муфте 4 уменьшается, разжимаются тарельчатые пружины 15 до упора торца втулки 17

42	ГЛАВА 1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ

Рис. 1.38. Револьверная головка многоцелевого станка

1.2. Токарные станки с ЧПУ и многоцелевые станки

43

ввыступ шпинделя 10 головки. Одновременно под действием пружин 2, установленных в диске 3, муфта 4 выходит из зацепления с торцовыми полумуфтами 19 и 20. Происходит расфиксация револьверной головки без осевого смещения инструментального диска; при этом контроль расфиксации осуществляется бесконтактным датчиком 34 за счет осевого смещения втулки 11 при взаимодействии торцовой поверхности шпонки 9 и торцового кулачка на детали 11. При дальнейшем вращении двигателя шпонка 9 с помощью паза 6 вращает муфту 4 и через нее шпиндель 10 с инструментальным диском.

Достижение требуемой позиции контролируется датчиком угловых перемещений 33. Предварительная фиксация для ориентации зубьев на деталях 4, 19 и 20 осуществляется с помощью фиксатора 30, который перемещается через рычаг 31 и упор 5 с помощью электромагнита 32. При отключенном электромагните фиксатор с помощью двух пружин выходит из фиксирующего паза в муфте 4. Предварительный фиксатор 30 расположен в штоке 35, который установлен в двух упругих элементах 36, демпфирующих ударные нагрузки, возникающие при остановке инструментального диска; его положение контролируется датчиком 7. При достижении заданной позиции (по сигналам датчика 33) двигатель реверсируется, и при зафиксированной (невращающейся) муфте 4 шаровые опоры 12 и 13 смещаются друг относительно друга. Расстояние между центрами шаровых опор увеличивается, происходит осевое смещение муфты 4, ее зубья входят

взацепление с торцовыми зубьями полумуфт 19 и 20, затем сжимаются тарельчатые пружины. Контроль фиксации осуществляется при смещении втулки 11 относительно датчика 34. Срабатывает тормоз 24, отключаются двигатель 29 и электромагнит 32.

Вращение инструмента в рабочей позиции осуществляется центральным приводом от двигателя 14. При этом в соответствующей позиции головки рычаг 22 поворачивается толкателем 21, контактирующим с подпружиненным упором 18. Включается кулачковая муфта 1, и через муфту 23 вращение передается на инструмент.

Для управления циклом позиционирования (рис. 1.39) из головки поступают сигналы, вырабатываемые: преобразователем угловых перемещений 6; датчиком контроля предварительной фиксации 4 (индексации); датчиком контроля фиксации (по часовой стрелке) 5; датчиком контроля фиксации (против часовой стрелки) 7; электродвигателем 1; тормозом 2; электромагнитом 3 фиксатора. На циклограмме представлены два перехода: в левой части — из позиции 1 в позицию 2; в правой — из позиции 2 в позицию 12. Последовательность прохождения управляющих сигналов следующая: тормоз 2 растормаживается, при этом на

обмотку тормоза подается напряжение по истечении времени Т1, необходимого для растормаживания; двигатель 1 начинает вращаться в направлении, которое имеет наименьший угол поворота для достижения рабочего положения от текущего. Завершается выключение датчика контроля фиксации 5; в случае индексации головки из позиции 1 в последующую позицию 2 происходит ожидание падения стробирующего сигнала позиции 1 до «0»-го уровня, и преобразователь угловых перемещений 6 дает сигнал на включение электромагнита 3.

Вслучае индексации головки из 2-й в 12-ю позицию происходит ожидание считывания преобразователем угловых перемещений 1-й позиции, а так как сле-

44	ГЛАВА 1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ

Рис. 1.39. Циклограмма работы револьверной головки

дующая за ней 12-я позиция является индексируемой, то идет ожидание падения стробирующего сигнала 1-й позиции до «0»-го уровня, и только после этого срабатывает электромагнит 3. Таким образом, включение электромагнита 3 происходит до достижения выбранной позиции при падении стробирующего сигнала предшествующей позиции до «0»-го уровня. Максимально допустимый промежуток времени между считыванием стробирующего сигнала и фактическим включением электромагнита 3 должен быть не более значения R1, указанного

1.2. Токарные станки с ЧПУ и многоцелевые станки

45

в табл. 2 на рис. 1.39. Вращение головки происходит до тех пор, пока предварительный фиксатор, приводимый в действие электромагнитом 3, не попадет в фиксирующий паз муфты. Этот момент регистрируется пропаданием сигнала от датчика контроля индексации 4, который останавливает двигатель 1. По истечении времени Т2 двигатель должен начать вращаться в противоположном направлении.

Наличие кодового сигнала выбранной позиции, поступающего от преобразователя угловых перемещений 6, и сигнала от датчика контроля индексации 4 свидетельствует о правильной предварительной фиксации головки. Отсутствие одного из сигналов означает ошибку позиционирования. При поступлении сигнала от датчика 5 происходит фиксация револьверной головки. Этот сигнал используется одновременно для остановки двигателя 1 и для срабатывания тормоза 2, при этом снимается напряжение с обмотки тормоза.

Максимальное время рассогласования от момента поступления сигнала с датчика 5 до момента фактического останова двигателя может быть не более значения R2 , приведенного в табл. 2 на рис. 1.39. После завершения останова двигателя может подаваться сигнал на пуск станка. По истечении времени Т3 после поступления сигнала от датчика 5 электромагнит 3 отключается, при этом предварительный фиксатор выходит из фиксирующего паза, что контролируется появлением сигнала от датчика 4. На этом цикл индексации завершается, и головка готова к следующему циклу.

Наличие в головке нескольких вращающихся осевых и радиальных инструментов с большим вылетом ограничивает технологические возможности станка, затрудняет программирование, которое должно исключить возможность столкновения инструмента с патроном или обрабатываемой заготовкой. Необходимость размещения инструментальных оправок с фиксирующими и приводными элементами, приводов вращения инструмента приводит к значительному увеличению габаритов револьверных головок и усложняет их конструкцию.

Применение одноинструментальных шпиндельных головок с независимым приводом со сменой инструмента из магазина манипуляторами по типу сверлильно-фрезерных многоцелевых станков обеспечивает существенное расширение технологических возможностей станка, большую жесткость и точность установки инструмента, однако повышается стоимость станка, усложняется его управление.

1.2.5. Токарный патронно-центровой станок с ЧПУ мод. 17А20ПФ40

На его базе выпускаются двухсуппортной станок, а при применении привода полярной координаты, револьверной головки с вращающимся инструментом и соответствующей модификации системы ЧПУ — многоцелевой станок мод. 17А20ПФ40. Станок предназначен для выполнения всех видов токарной обработки, включая нарезание резьб резцами; многоцелевой станок имеет те же самые технические характеристики (табл. 1.2), что и базовый, и позволяет дополнительно проводить обработку нецентровых отверстий, канавок, плоских и криволинейных поверхностей.

Кинематическая схема станка. Станок выполняется с компоновкой, принципиальная схема которой приведена на рис. 1.20, б; кинематическая схема

46	ГЛАВА 1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ
1.2. Основные технические характеристики станка мод. 17А20ПФ40
Диаметр обрабатываемой заготовки, мм, не более		250
Диаметр заготовки, устанавливаемой над станиной, мм, не более		400
Длина устанавливаемой заготовки, мм, не более		1000 или 1500
Число суппортов		1 или 2 (по заказу)
Высота резца, устанавливаемого в резцедержателе, мм, не более		25
Диаметр отверстия в инструментальном диске под цилиндрический		50
хвостовик инструментального блока, мм
Диаметр вращающегося инструмента, мм, не более:
cверло		20
концевая фреза		20
метчик		16
Частота вращения шпинделя изделия, мин–1, не более		3150
		(по заказу 4000)
Частота вращения инструментального шпинделя, мин–1, не более		3000
Скорость быстрых перемещений, м/мин:
по оси X		10
по оси Z		15
Частота вращения шпинделя по координате С, мин–1, не более		20
Вращающий момент на шпинделе, Н . м, не более		630
Вращающий момент на шпинделе по координате С, Н . м, не более		300
Усилие подачи суппортов, Н, не более
продольное		15000
поперечное		7500
Габариты, мм:
длина (без транспортера стружки)		3850 или 4350
ширина		1660
высота		1750
Масса, кг, не более		5500 или 6150
при двух суппортах		6100 или 6750
Число управляемых координат		4
Максимальное число одновременно управляемых координат, не более		3
Дискретность задания перемещений:
продольных, мм		0,001
поперечных, мм		0,001
по координате С, о		0,001
Пределы программируемых подач, мм/об:
продольных		0,01…40,95
поперечных		0,005…20
Пределы шагов нарезаемых резьб, мм		0,5…40,95

1.2. Токарные станки с ЧПУ и многоцелевые станки

47

Рис. 1.40. Кинематическая схема станка мод. 17А20ПФ40

станка приведена на рис. 1.40. Вращение шпинделя осуществляется от двигателя 17 с регулируемой частотой вращения через ременную передачу со шкивами 16 и 18, двухступенчатую коробку скоростей и поликлиновую ременную передачу со шкивами 8 и 10. Коробка скоростей в зависимости от положения шестернимуфты 12, 13 (которая переключается с помощью гидроцилиндра) обеспечивает передачу вращения или напрямую (передаточное отношение 1:1) или через шестерни 13—24, 11—12 с общим передаточным отношением i = 1:4. Резьбонарезание осуществляется с помощью датчика ВЕ192, связанного со шпинделем зубчато-ременной передачей 6—9.

Натяжение ременной передачи на шпинделе изменяется в зависимости от диапазонов частот вращения в коробке скоростей с помощью гидроцилиндра и зубчато-реечной передачи 14—15. Конструктивно привод выполнен по рис. 1.26, где приведен и график частот вращения шпинделя.

Продольное и поперечное перемещения суппортов осуществляются от регулируемых высокомоментных двигателей 19, 23, 25 с встроенными датчиками обратной связи через соответствующие зубчато-ременные передачи 20, 21, 22, 24 и шариковые винтовые пары с шагом Р = 10 мм или Р = 5 мм. Для контроля перемещений в поперечном направлении (координата X) возможно применение фотоэлектрических датчиков линейных перемещений. Конструкция суппортов аналогична конструкции, приведенной на рис. 1.27. Отличие заключается в форме поперечного сечения направляющих, которые выполнены по схеме типа «комбинированный ласточкин хвост», и в том, что в них применена пара трения металл—пластик из антифрикционного компаунда на основе эпоксидной смолы.

48	ГЛАВА 1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ

Рис. 1.41. Гидравлическая схема станка мод. 17А20ПФ40

Задняя бабка оснащена гидравлическим приводом выдвижения пиноли и закрепляется на переходном мостике, который перемещается с помощью продольной каретки верхнего суппорта. Раскрепление мостика на направляющих станины и его соединение с кареткой производятся с помощью соответствующих гидроцилиндров (рис. 1.41).

Станок оснащен контактным щупом 27 привязки инструмента, который при работе убирается за счет его поворота вокруг горизонтальной оси с помощью гидроцилиндра и передачи рейка—шестерня 28—26. Привод полярной координаты (его конструкция приведена на рис. 1.35) получает вращение от регулируемого двигателя 1, который передает вращение на шпиндель через зубчато-ременную передачу 31, 2 и редуктор 30, содержащий косозубую передачу с выборкой зазора (колеса 29, 4, 5) и зубчатую передачу с колесами 3 и 7. При работе вращающимся инструментом редуктор 30 поворачивается относительно неподвижной оси, и вводится в зацепление колесо 3 с колесом 7 на шпинделе. При токарной обработке редуктор отключается от шпинделя с помощью пружины.

Станок может оснащаться револьверными головками разных типов. Для установки только резцов может быть использована головка, конструкция которой представлена на рис. 1.30. В случае многоцелевого варианта применяется револьверная головка с вращающимся инструментом, конструкция которой представлена на рис. 1.38.

1.2. Токарные станки с ЧПУ и многоцелевые станки			49
Спецификация гидросхемы (см. рис. 1.41)
Обозначение на схеме		Наименование
Б		Гидробак
Н		Насос
КП1, КП2, КП3		Клапан (напорный золотник)
Р1, Р2, Р3, Р6, Р7, Р12, Р14		Распределители с электромагнитным управлением
М		Гидромотор
КР1…КР3		Клапан редукционный
К01		Клапан обратный
ГЗ1		Гидрозамок
РД1…РД5		Реле давления
Ф1		Фильтр напорный
Ф2		Фильтр заливной
МН1…МН4		Манометр
РУ		Реле управления
КП3		Клапан предохранительный
Ц1		Гидроцилиндр зажима патрона
Ц2		Гидроцилиндр пиноли задней бабки
Ц3…Ц6		Гидроцилиндр фиксации задней бабки
Ц7		Гидроцилиндр натяжения ремней
Ц8		Гидроцилиндр переключения скоростей
ГА1		Гидроамортизатор
		Гидропанель люнета
Р4, Р8		Распределители с электромагнитным управлением
КР4		Клапан редукционный
ГЗ2, ГЗ3		Гидрозамок
РД6		Реле давления
МН5		Манометр
Ц9		Гидроцилиндр зажима люнета
Ц10		Гидроцилиндр подвода люнета
Ц11		Гидроцилиндр фиксации люнета
Ц12		Гидроцилиндр сцепления люнета
КН1, КН2		Клапан напорный
	Гидропанель координаты С
Р9		Распределитель с электромагнитным управлением
ДР2		Дроссель сдвоенный с обратным клапаном
Ц13		Цилиндр поворота редуктора координаты С
	Гидропанель подвода щупа
Р10		Распределитель с электромагнитным управлением
ДР3		Дроссель сдвоенный с обратным клапаном
Ц14		Цилиндр подвода щупа

50	ГЛАВА 1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ

Гидропривод станка обеспечивает: натяжение ремней шпинделя; переключение диапазонов частот коробки скоростей (в односуппортном исполнении); зажим и разжим патрона; перемещение пиноли задней бабки; расфиксацию мостика задней бабки; сцепление задней бабки с кареткой верхнего суппорта; расфиксацию люнета; подвод и зажим люнета; сцепление люнета с кареткой суппорта; поворот редуктора механизма координаты С; подвод измерительного щупа; централизованную смазку направляющих станины, кареток, мостика задней бабки, коробки скоростей, редуктора координаты С.

Гидростанция снабжена: заливным фильтром Ф2 и реле контроля уровня РУ; насосом Н, асинхронным электродвигателем, напорным фильтром Ф1 и реле давления РД1 для аварийного отключения станка при падении давления в гидросистеме. Блокировка зажимных цилиндров осуществляется гидрозамками (обратными клапанами). Зажим патрона происходит при включенном электромагните YA7, при этом масло поступает в гидроцилиндр Ц1 по магистрали 2 через гидрозамок гидроцилиндра; разжим патрона — при включенном электромагните YА8, при этом масло поступает по магистрали 1 через гидрозамок гидроцилиндра. Контроль зажима патрона осуществляется с помощью реле давления РД3; контроль разжима патрона — с помощью реле давления РД4. Усилие зажима патрона регулируется клапаном КР1 и контролируется манометром МН2.

Подвод пиноли задней бабки происходит при включенных электромагнитах YА9, УА18. При этом масло в гидроцилиндр Ц2 поступает по магистрали 4 через гидрозамок Г31. Для контроля подвода пиноли задней бабки служит реле давления РД5. Усилие прижима пиноли регулируется редукционным клапаном КР2 и контролируется манометром МН3. Для отвода пиноли задней бабки включаются электромагниты YA10, YА19, при этом масло в гидроцилиндр Ц2 поступает по магистрали 3 через гидрозамок Г31. Фиксация мостика задней бабки осуществляется от пружин гидроцилиндров Ц4, Ц5, Ц6, расцепление задней бабки от каретки — пружиной гидроцилиндра Ц3 при отключенном электромагните YA3. Для расфиксации мостика задней бабки и сцепления ее с кареткой суппорта (при включенном электромагните YA3) в гидроцилиндры Ц3, Ц4, Ц5, Ц6 подается масло по магистралям 5 и 6 и из магистрали 6 поступает к дозирующему клапану для смазки направляющих мостика задней бабки.

Подвод защитного ограждения происходит при включенном электромагните YA5, при этом масло в гидромотор М поступает по магистрали 11; отвод защитного ограждения — при включенном электромагните YA6, при этом масло в гидромотор М поступает по магистрали 10. Замедление перемещения ограждения происходит при его наезде на гидроамортизатор ГА1. Для переключения диапазонов скоростей служит распределитель Р3 с электромагнитами YA1 и YA2. В зависимости от их включения масло поступает к цилиндрам Ц7 (переключение диапазонов) и Ц8 (механизм натяжения ремня) по магистралям 7 и 8.

Подвод люнета осуществляется гидроцилиндром Ц10 при включенном электромагните YA12 и подаче масла по магистралям 13 и 12 через гидрозамок Г33. По окончании подвода давление в магистрали 13 возрастает, и масло через напорный клапан КН1 и гидрозамок ГЗ2 по магистралям 15, 16 поступает в гидроцилиндр зажима Ц9 и на смазку роликов люнета. Для контроля зажима люнета предусмотрено реле давления РД6. Усилие зажима люнета настраивается редук-