4.5. Примеры компоновок токарных станков с программным управлением

Рассмотрим общие принципы, используемые в компоновках и сведения о токарных станках с программным управлением.

Токарные станки с программным управлением (ПУ) и компоновке и конструкции очень разнообразны и значительно отличаются от токарных станков без ЧПУ. Токарные станки с программным управлением предназначены для наружной и внутренней обработки сложных заготовок типа тел вращения. Сейчас они составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ, хотя токарные станки стали оснащать устройствами ЧПУ позже, чем фрезерные или сверлильные. Причина состояла в том, что токарная группа была в значительной степени автоматизирована вследствие использования в серийном про­изводстве токарно-револьверных станков, токарно-копировальных и многорезцовых полуавтоматов, а в массовом производстве — авто­матов. Кроме того, в токарных станках раньше, чем в других группах начали применять цикловые системы ПУ.

Токарные станки с ПУ классифицируют: а) по расположению оси шпинделя — на горизонтальные и вертикальные; б) по распо­ложению направляющих — с горизонтальным, вертикальным и на­клонным расположением; в) по числу используемых в работе ин­струментов и способам их закрепления на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов; г) по виду выполняемых работ — на центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные, прут­ковые станки и автоматы.

Центровые станки, служат для обработки заготовок типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами, например, для обработки крупных валов и роторов электрических машин, турбин, двигателей для электромашиностроения, станкостроения и других отраслей машиностроения. Центровые станки составляют незначи­тельный процент от всей группы токарных станков. Они могут иметь как традиционные горизонтальные, так и наклонные направляющие. На этих станках можно нарезать резьбу резцом от программы.

Патронные станки предназначены для обточки, сверления, раз­вертывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и т. д.; возможно нарезание внутренней и наружной резьб резцом от программы. Станки применяют во всех подотраслях машиностроения, в том числе авиационной, станко-инструментальной и других.

К этому типу станков относятся токарные патронные полуавтоматы в гори­зонтальном и вертикальном исполнении, токарно-револьверные полу­автоматы, лобовые токарные полуавтоматы. К наиболее распростра­ненным станкам этой группы относятся станки 1А734ФЗ, КТ141, 1П756ДФЗ и др.

Патронно-центровые станки служат для выполнения наружной и внутренней обработки разнообразных сложных заготовок типа тел вращения и обладают технологическими возможностями токарных центровых и патронных станков.

Система ЧПУ патронно-центровых станков обязательно обеспе­чивает нарезание наружной и внутренней резьбы резцом по заданной программе. В промышленности наиболее распространены станки 16К20ФЗ, 16К20Т1, 16КЗОФЗ и др.

Токарные станки с ЧПУ выпускают с наибольшими диаметрами обрабатываемой заготовки над станиной D= 250…5000мм (для патронных станков D = 160…630 мм. Прутковые станки и авто­маты имеют максимальный диаметр обрабатываемого прутка d = 10…125 мм.

Карусельные станки применяют для обработки заготовок корпу­сов турбин, грузоподъемных машин, оснований станков и других подобных деталей в тяжелом и энергетическом машиностроении, станкостроении, авиационной промышлен-ности и других отраслях. Станкостроительные заводы выпускают одностоечные (1512ФЗ 1516ФЗ и др.) и двухстоечные (1А525МФЗ, 1А532ЛМФЗ и др.) карусельные станки с одним, двумя, тремя суппортами.

Укажем конструктивные особенности токарных станков с программным управлением.

Для токарных станков без ЧПУ наиболее рациональной является горизонтальная компоновка, так как зона резания должна быть приближена к рабочему.

Для станков с ПУ, где это требование несущественно, чаще используют вертикальную (рис. 4.4) или крутонаклонную компоновку (см. рис. 4.6, 4.7). Преимущества такой компоновки таковы: легкость схода стру­жки и ее удаления из рабочей зоны, возможность оснащения станка загрузочными устройствами любых типов, свободный доступ к ин­струменту и приспособлению, уменьшение площади, занимаемой станком.

Токарные станки с ПУ оснащены револьверными головками или магазином инструментов. Револьверные головки бывают четырех- двенадцатипозиционные, причем на каждой позиции может устанав­ливаться по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней наклонно.

При установке на станке двух револьверных головок в одной из них 1 (см. рис. 4.4) закрепляют инструменты для наружной обработки, в дру­гой 2 — для внутренней. Такие головки могут располагаться соосно относительно друг друга или иметь разное расположение осей (см. рис. 4.4).

Индексирование револьверных головок производится, как правило, путем применения закаленных и шлифованных плос­козубчатых торцовых муфт, которые обеспечивают высокую точность и жесткость индексирования головки. В пазы револьверных головок устанавливают сменные взаимозаменяемые инструментальные блоки, которые налаживают на размер вне станка на специальных приборах, что значительно повышает производительность и точность обработки.

Рис. 4.4. Токарный станок с ЧПУ верти­кальной компоновки

Рис. 4.5. Резцовый блок с цилиндрическим хвостови­ком

Резцовые блоки в револьверной головке базируют или на призму, или цилиндрическим хвостовиком 6 (см. рис. 4.5). Резец крепится вин­тами через прижимную планку 3. Для установки резца по высоте центров служит подкладка 2. Два регулировочных винта 5, распо­ложенных под углом 45° друг к другу, позволяют вывести вершину резца на заданные координаты при наладке.

Подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания осуществляется через канал в корпусе 1, заканчивающийся шариком 4, позволяющим ре­гулировать направление подачи СОЖ.

Магазины инструментов (вместимостью 8—20 инструментов) применяют реже, так как практически для токарной обработки одной заготовки не требуется более 6—10 инструментов. Использование большего числа инструментов целесообразно в случаях точения труд­нообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости, или при встройке станка в гибкий производствен­ный модуль.

Расширяются технологические возможности токарных станков: стирается грань между токарными и фрезерными станками, добав­ляется внецентровое сверление, фрезерование контура (т. е. про­граммируется поворот шпинделя), иногда становится возможным и резьбонарезание несоосных элементов заготовок.

Приводы главного движения выполнены на базе двигателей по­стоянного и переменного тока с бесступенчатым регулированием, автоматически переключаемых переборных коробок (АКС) и клиноременных передач.

В более ранних выпусках моделей станков использованы АКС в сочетании с переборным блоком. В приводах расширен диапа­зон частот вращения с увеличением верхнего его предела, увеличена мощность привода для использования инструмента с твердосплавной н минералокерамической режущими пластинами. Для повышения точности в шпиндельных механизмах устанавливают только преци­зионные подшипники. В этом направлении можно проводить дальнейшие модернизации.

Приводы, подач состоят, как правило, из высокомоментных двига­телей, зубчатой или зубчатоременной передач, кругового датчика обратной связи, установленного на оси ходового винта. Реже при­меняют электрогидравлические шаговые двигатели. Скорость уско­ренных перемещений составляет 5—10 м/мин.

Для повышения производительности увеличивается число двухсуппортных станков, станки оснащают быстро переналаживаемыми точными и быстроходными зажимными патронами, автоматизиро­ванными задними бабками и люнетами.

Токарные станки с ЧПУ отличаются высокой степенью автоматизации, по программе отрабатывается не только геометрическая информация по осям Х и Z, но и различные технологические команды: изменение частот вращения шпинделя, величин рабочих подач и вспомогательных перемещений, смена инструмента, включение и выключение механизмов стружкодробления и стружкоудаления, включение и выключение системы охлаждения, введение коррекции положение инструмента, частоту вращения шпинделя и подачи.

Токарные станки с ЧПУ работают совместно с контурными устройствами ЧПУ. В последнее время широко применяют оперативны системы программного управления. Дискретность задания перемещений по осям 0,001, (0,002); 0,005; 0,01; (0,002). Число управляемых координат из них одновременно управляемых от 2/1 до 4/4 (для токарно-карусельных станков от 2/1 до 6/4).

Токарный многорезцово-копировальный полуавтомат 1713Ц с цикловым программным управлением. Станок предназначен для черновой и чистовой токарной обработки заготовок типа валовое с прямолинейным, криволинейным профилем и других заготовок разнообразной конфигурации. Наличие механизма смены инструмента и многопроходного устройства обеспечивает групповую обработку заготовок одним или несколькими резцами, а также многорезцово-копировальным способом.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки 400 мм; наибольшая длина обрабатываем (заготовки 710 мм; число частот вращения шпинделя 11; пределы частот вращения шпинделя 125—1250мин^-1; пределы рабочих пода копировального суппорта 0,08—2,0 мм/об, поперечного суппорта 10—630 мм/мин; скорость быстрого перемещения копировального суппорта 3,65 м/мин, поперечного суппорта 2,04 м/мин при отвод 2,43м/мин при подводе; габаритные размеры станка 2866х1371 х2060 мм.

Основные механизмы, движения и принцип работы станка, обеспеченные компоновкой. Станок имеет крутонаклонную компоновку. По направляющим станины А (рис. 4.6) перемещается каретка копировального суппорта Ж, на котором размещены ползун с резцедержателем и механизм гидр щупа. В нижней части станины имеются направляющие для поперечного суппорта И. Копировальный и поперечный суппорты расположены под углом 60° к основанию станка, что обеспечивает хороший сход стружки. На левой тумбе станины установлены редуктор и шпиндельная бабка В.

На станине крепится также коробка подач Г, механизм установки и поворота Е копиров и командоаппарат, управляющий циклом работы станка. Деталь устанавливается в центрах передней и задней З бабок и получает вращательное движение Инструмент, закрепленный в копировальном и подрезном суппорте имеет движение подачи.

В основу работы станка положен принцип однокоординатной гидрокопировальной системы для позиционных перемещений, управляемых от копира. Резцы копировального супорта повторяют в своем движении форму копира. С копировальной суппорта обрабатывают цилиндри-ческие, конические и фасонные поверхности, с подрезного — прорезают глубокие канавки, подрезают торцы и т. д.

Командоаппарат Д состоит из конечных выключателей, распо­ложенных под коробкой скоростей, и планки с кулачками, прикреп­ленной к каретке копировального суппорта. При движении суппорта кулачки, установленные в пазах планки в соответствии с технологи­ческим процессом обработки детали, нажимают на конечные выклю­чатели, включая требуемый элемент цикла. В процессе обработки на станке автоматически за счет переключения электромагнитных муфт изменяются частота вращения шпинделя и подачи копировального суппорта.

Рис. 4.6. Кинематическая схема полуавтомата 1713Ц с ЧПУ

Кинематика станка (см. рис. 4.6). Главное движение шпиндель VI получает от электродвигателя М1 (N = 22 кВт, n = 1460 мин^-1 через ременную передачу с диаметрами шкивов D = 205 мм и D = 310 мм, четырехступенчатый редуктор, сменные зубчатые колеса a - b ременную передачу с диаметрами шкивов D = 245 мм и переборный блок Б1. Электромагнитные муфты М₁ , М₂ , М₃ , М₄ обе­спечивают переключение в цикле четырех значений частот вращения и торможение шпинделя.

В комплекте станка имеется четыре пары сменных зубчатых колес a - b (z = 26 — 50, z = 29 — 47, z = 38 — 38,

z = 42 — 34). Из 32 теоретических значений частот вращения часть совпадает по величине, поэтому практически шпиндель имеет 11 значений частот вращения.

Уравнение минимальной продольной подачи каретки копиро­вального суппорта обеспечивается следующим образом. Продольная подача каретки копировального суппорта осущест­вляется от ходового винта XVII, получающего вращение от шпин­деля VI, через блок Б1, клиноременную передачу с двумя парами сменных шкивов (94—175 мм, 140—130 мм) и коробку подач. Электромагнитные муфты коробки подач включают попарно, и тем самым обеспе­чивается получение трех подач в автоматическом цикле.

Уравнение максимальной продольной подачи каретки копиро­вального суппорта обеспечивается следующим образом. Предохранительная муфта М отключается при внезапной оста­новке копировального суппорта, предохраняя тем самым коробку подач от поломки. Кулачковая муфта М соединяет вал XV и ходо­вой винт XVII. Быстрые продольные подачи осуществляются от электродвига­теля М2 (N == 3 кВт; п = 1425 мин^-1) при включенных муфтах через передачи z = 34 —41 —41, z = 21 —21 —54.

Перемещение ползуна копировального суппорта по каретке под углом 60° к оси центров станка осуществляется гидроцилиндром Ц1, поршень которого через шток жестко соединен с кареткой, а корпус с ползуном. Гидрощуп крепится к корпусу гидроцилиндра. К дрос­селирующему гидрораспределителю (ДГ) копировального суппорта масло подается от насоса Н1.

При перемещении копировального суп­порта по ходовому винту XVII щуп скользит по копиру, переме­щая ДГ вверх или вниз. Соответственно и резец будет отводиться от детали или подводиться к ней. При включении электромагнита от конечного выключателя ДГ под действием пружины займет нижнее относительно корпуса щупа положение. Масло поступает через про­точки ДГ в нижнюю полость цилиндра Ц1, а из верхней —через проточки ДГ сливается в бак. Так как шток цилиндра Ц1 непод­вижно закреплен на каретке, цилиндр Ц1 опускается вниз до тех пор, пока ДГ не займет нейтральное положение при упоре щупа в копир или если будет выбран весь ход цилиндра. При отключении электромагнита система пружин переводит ДГ щупа в верхнее положение, при этом суппорт отводится в крайнее верхнее поло­жение.

Перемещение ползуна к оси центров при отсутствии копира ограничивается упором (на рис. 4.6 не показан). На ползуне копиро­вального суппорта установлена поворотная резцовая головка, в ко­торую вставляют два резца: для черновой и чистовой обработки. Резцы вводятся в работу по команде от устройства ЦПУ.

Поперечный суппорт состоит из каретки, базирующейся на ста­нине, и ползуна, перемещающегося по направляющим каретки под углом 50° к горизонтальной плоскости от гидроцилиндра Ц2. Ма­сло в цилиндр Ц2 поступает от насоса Н2. Ползун поперечного суп­порта движется к заготовке сначала ускоренно, затем на рабочей подаче, от заготовки — сначала на рабочей подаче, а затем ускоренно. Управляет этим циклом кулачок, установленный на ползуне. Для ограничения хода ползуна вперед служит регулировочный винт XX. 3

Задняя бабка имеет пиноль, перемещающуюся от гидроцилиндра, ДЗ. Для контроля зажима заготовки пинолью служит конечный выключатель. Установочное перемещение задней бабки происходит от вала XVIII.

Механизм установки и поворота копира состоит из двух стоек, соединенных балкой. На балке установлены центровые бабки, в ко­торых закрепляются копиры или эталонные детали. Регулировочные-лимбы и винты позволяют точно установить копиры в вертикальной и продольном направлениях относительно обрабатываемой заготовки. Механизм поворота копира дает возможность копировальному суппорту работать в несколько рабочих ходов в одном полуавтоматическом цикле, при этом каждому рабочему ходу соответствует свой копир.

Механизм поворота копира (рис. 4.7) работает следующим образом. По окончании первого рабочего хода копировальный суппорт 1 возвращается в первоначальное положение, нажимая при этом на конечный выключатель, дающий команду на включение электромагнита гидрораспределителя, управляющего гидроцилиндром поворота барабана копиров. Шток-рейка 4 цилиндра перемещается и поворачивает валик 3, а вместе с ним и барабан копиров.

Рис. 4.7. Механизм поворота копиров

В начале поворота освобождается фиксатор 7, ранее находящийся в одном из гнезд делительного диска 2. Фиксатор через ось 6 жестко связан с упо­рами (на рис. 4.7 не показаны), воздействующими на микропереклю­чатели. Поворот барабана 1 происходит до тех пор, пока фиксатор 7 не заскочит в следующее гнездо. Упор при этом нажмет на конечный выключатель, который даст команду на реверс штока 4 гидроцилинд­ра 5. Валик 3 начнет вращаться в обратном направлении до упора гнезда диска 2 в фиксатор 7. Тем самым барабан копиров будет за­фиксирован в рабочем положении.

.

Для возвращения барабана 1 в исходное положение после окон­чания последнего хода шток цилиндра вновь получит команду на поворот барабана 1, однако барабан повернется только на 15—20° по часовой стрелке; при этом освободится фиксатор 7, а упор, закре­пленный на оси 6, нажмет на конечный выключатель, дающий коман­ду на реверс штока цилиндра. Барабан будет вращаться в обратном направлении. Специальные упоры не позволяют фикса­тору 7 заскочить в любой паз делительного диска до момента при­хода диска 2 в положение, соответствующее исходному, где фиксируется барабан.

Гидросхема станка обеспечивает: быстрый отвод и подвод копи­ровального суппорта, а также следящее перемещение; быстрый отвод и подвод пиноли, ее поджим с необходимым усилием; быст­рый подвод и отвод ползуна поперечного суппорта, движение и отвод ползуна с заданной подачей; поворот барабана копиров; поворот резцовой головки.

Токарный патронно-центровой станок 16К20ФЗС5 с ЧПУ. Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа тела вращения со ступен­чатым или криволинейным профилем в один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Станок выпускают па базе станка 16К20. Класс точности станка П.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обра­батываемой заготовки над станиной 400 мм, над суппортом 220 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000 мм; наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, 50 мм; число инструментов 6; число частот вращения шпинделя 22 (из них автоматически переключаемых по программе 9), пределы частот вращения шпинделя 12,5 ... 2000 мин^-1; пределы рабочих подач (бес-ступенчатое регулирование) продольных 3 ... 1200 мм/мин, попереч­ных 1,5 ... 600 мм/мин; скорость быстрых ходов: продольных 4800 мм/мин, поперечных 2400 мм/мин; габаритные размеры станка (без пульта ЧПУ, дополнительного шкафа и гидроагрегата) 3360 х 1710х750 мм.

Станок оснащен различными устройствами ЧПУ. Модификации станка 16К20ФЗ в зависимости от комплектации устройством ЧПУ имеют разные индексы. Например, станок 16К20ФЗС5 работает с устройством Н221М, станок 16К20ФЗС18—с устройством 2У22.

Контурное устройство ЧПУ Н221М обеспечивает движение формообразования, изменение в цикле значений подач и частот вра­щения шпинделя, индексацию поворотного резцедержателя, нарезание резьбы по программе. Число координат (всего/одновременно управляемых) 2/2. Дискретность задания перемещений по оси Х (поперечных) 0,005 мм, по оси 1 (продольных) 0,01 мм. Программо­носитель - восьмидорожковая перфолента, код программы 180.

Основные механизмы и движения в станке (рис. 4.8). Станок имеет традиционную для токарных станков компоновку. Основание, представляет собой монолитную отливку. Станина А коробчатой формы с поперечными ребрами. Направляющие станины термообработаны, шлифованные. Каретка суппорта с поворотным резцедержателем перемещается по неравнобокой призматической передней и плоской задней направляющей, задняя бабка Е — по передней-плоской и задней неравнобокой призматической направляющей. Автоматическая коробка скоростей Б и передачи в шпиндельной ба­бке В обеспечивают главное движение - вращение шпинделя, а движения подачи инструмент получает от приводов продольных 3 и поперечных Г подач.

Кинематика станка. Главное движение шпиндель VI получает от электродвигателя М1 (М = 10 кВт, n = 1460 мин^-1) через клиноременную передачу с диаметрами шкивов Д=130мм и Д=178 мм, АКС, клиноременную передачу со шкивами Д=204 мм и Д=274 мм и передачи шпиндельной бабки. АКС обеспечивает девять переключаемых в цикле частот вращения шпинделя за счет включения электромагнитных муфт. Вал П имеет три значения частоты вращения благодаря переключению муфт М₁, М_2, М₃ (соответственно работают передачи z= 36 —36 или z = 30 —42 или z =24—48); вал /// вращается уже с девятью различными частотами вращения: при включении муфты М₁ работает зубчатая пара z= 48 ~ 24, а других муфт пары z = 30 — 42, или z = 14 — 56. Одновременным включением муфт осуществляя-ется торможение шпинделя. В шпиндельной бабке переключением блока Б1 вручную можно получить три диапазона частот вращения шпинделя (12,5… 200; 50 ... 800 и 125 ... 2000 мин-¹). В положении блока Б1, показанном на рис. 4.8, движение с вала V на шпиндель передается через зубчатые пары z = 45 — 45, z = 18 — 72, z = 30 —60. При перемещении блока Б1 влево шпиндель VI получив вращение от вала V через передачи z= 60 — 48 или z=30 — 60.

Смазывание шпиндельной бабки автоматическое централизованное. Шпиндель смонтирован на двух конических роликоподшип­никах 5-го или 4-го класса точности в зависимости от класса точности станка.

Датчик, резьбонарезания ДР, связанный со шпинделем беззазор­ной зубчатой парой z = 60 — 60, осуществляет связь между шпинде­лем и ходовым винтом, исходя из условия, что за один оборот шпин­деля резец должен переместиться на величину шага нарезаемой резьбы.

Приводы подач имеют два исполнения: с гидравлическим шаговым приводом (рис. 4.8, а) и с электродвигателем постоянного тока (рис. 4.8, б).

В станке применены электрогидравлические шаговые двигатели ШД5-Д1 с гидроусилителем Э32Г18-23 для продольной подачи и гидроусилителем Э32Г18-22 для поперечной подачи.

Винт качения продольной подачи Х с шагом Р == 10 мм получает вращение от двигателя М2 через беззазорный редуктор z = 30 — 125, а винт поперечного перемещения VIII с шагом Р == 5 мм от двигателя МЗ через беззазорную передачу z = 24 — 100. Минимальная попереч­ная подача; минимальная доля оборота выходного вала гидроуси­лителя-при шаге на выходном валу шагового двигателя 1,5°.

При применении двигателей постоянного тока М4 (N= 1 кВт, n= 3000 мин^-1) на ходовые винты VIII и Х устанавливают дат­чики обратной связи Д.

Суппорт и каретка имеют традиционное устройство, но их размеры увеличены по высоте в связи с увеличением размера винта попереч­ной подачи и для повышения жесткости.

Задняя бабка имеет жесткую конструкцию. Перемещение пиноли осуществляется с помощью электромеханической головки через винт с шагом Р = 5 мм. Постоянство усилия зажима заготовки обе­спечивается тарельчатыми пружинами.

Шестипозиционный поворотный резцедержатель с горизонталь­ной осью вращения установлен на суппорте, а съемная инструмен­тальная головка соответственно на валу XV резцедержателя.

Рис. 4.8. Кинематическая схема токарного патронно-центрового станка 16К20ФЗС5 с ЧПУ

Съем­ная головка жестко связана с подвижной частью плоскозубчатой муфты. Поворот резцедержателя происходит от электродвига­теля М5 ((N= 0,18 кВт; п = 1400 мин^-1) через передачи z = 20 — 62, z = 1 — 38 при включенной муфте М₄.

В начальный момент движения муфты М₅ вал XV подается влево, муфта расцепляется и происходит поворот резцедержателя в нужную позицию, которая фиксируется конечными выключателями.

Затем направление вра­щения двигателя М5 и соответственно муфты М₅ меняется, кулач­ками полумуфты Л1з сжимается пружина, и подвижная часть полу­муфты М, фиксируется на неподвижной ее части. Начинается рабо­чий цикл обработки.

Рассмотрим конструкцию поворотного резцедержателя (рис. 4.9). На выходном валу 4 находится съемная инструментальная головка (на рисунке не показана), связанная с подвижной полумуфтой 6 пло­скозубчатой муфты.

Рис. 4.9. Поворотный резцедержатель станка 16К20ФЗС5

Поворот резцедержателя осуществляется через червячную пару 1—2, кулачковую полумуфту 7, другая половина 8 которой жестко связана с валом 4. В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 4 подается влево, при этом подвижная полумуфта 6 плоскозубчатой муфты отходит от неподвижной полу­муфты 3 и резцедержатель начинает поворот в нужную позицию, которая определяется при нажиме кулачка 10 на соответствующий конечный выключатель 9.

Затем происходит реверс двигателя и полумуфта 7 вращается в другую сторону, при этом полумуфта 6 с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором. Кулачки полумуфты 7 упираются в кулачки полумуфты 8, пружина 5 сжимается и полумуфта 6 фиксируется на зубьях полумуфты 3.

Конечный выключатель зажима подает команду, электродвигатель поворота отключается и начинается рабочий цикл обработки.

В съемной инструментальной головке можно установить шесть резцов-вставок или три инструментальных блока, которые налажи­вают на размер вне станка в специальных оптических приспособле­ниях регулировочными винтами в двух плоскостях.

Привод поперечной подачи имеет следующую конструкцию (рис. 4.10).

Каретка суппорта 1 пере­мещается по направляющим станины, а салазки 2 — по направляю­щим каретки. От шагового двигателя с гидроусилителем 16, закрепленного на кронштейне 14, вращение передается винту качения 9 через колеса 17 и 13. Для выбора зазора в зубчатом зацеплении смещают колесо 17 относительно колеса 13.

Винт качения 9 установ­лен в радиальных подшипниках 12, натяг в которых создается две­надцатью пружинами 19, вставленными в специальные втулки 18. От осевого смещения винт качения удерживается упорными под­шипниками 11, натяг в которых создается сжатием пружин 10. Раскрытие стыка между правым торцом гайки 21 и втулки 20 недо­пустимо.

Рис. 4.10. Привод поперечной подачи станка

Корпус гайки 6 жестко крепят к суппорту / клином 5. Жесткая стыковка корпуса гайки 6 с фланцем 3 достигается подшлифовыва-нием последнего.

Выбор зазора и регулировку натяга в паре винт—гайка качения производят поворотом полугайки 7 относительно полугайки 4 с по­мощью колеса 8, поворот которого на один зуб относительно полу­гайки 7 приводит к осевому смещению на 1мкм. Бесконтактный конечный выключатель 15 выдает предварительный сигнал о вы­ходе в нулевое положение.

Гидрооборудование станка состоит из гидростанции, двух гидро­усилителей моментов и магистральных трубопроводов. Гидростан­ция включает резервуар для масла, регулируемый насос с привод­ным электродвигателем, элементы фильтрации и охлаждения ра­бочей жидкости, контрольно-регулирующую аппаратуру.

Токарный станок 16К20Т1 с оперативной системой управления. Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения различного профиля. Обработка ведется в один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом Цикле; на станке можно нарезать резьбы.

Станок выпускают в двух исполнениях: 16К20Т1 и 16К20Т1.01. В станке 16К20Т1.01 имеется (как и в станке 16К20ФЗ) девятиско­ростная автоматическая коробка скоростей, автоматический шести­позиционный резце-держатель с горизонтальной осью поворота, но может применяться ручной резцедержатель под быстросменные блоки.

В станке 16К20Т1 имеется шпиндельная бабка с ручной уста­новкой скоростей и возможностью автоматического изменения их величины в 2 раза по программе. Класс точности станка П.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обра­батываемой заготовки над станиной 500 мм, над суппортом 215 мм; наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпин­деле, 53 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000 мм; число позиций автоматического резцедержателя 6; число частот враще­ния шпинделя 24 (в станке 16К20Т1.01 число частот вращения шпин­деля 22); пределы частот вращения шпинделя 10...2000мин-¹ (12,5…2000 мин^-1 в станке 16К20Т1.01); пределы рабочих подач (бесступен­чатое регулирование): продольных 0,01…2,8 мм/об, поперечны 0,005...1,4 мм/об; скорость быстрых ходов: продольных 6000 мм/мин, поперечных 5000 мм/мин; величина шага нарезаемых резьб 0,01...40,959мм; дискретность перемещений: продольных 0,01 мм, поперечных 0,005 мм; габаритные размеры станка (без электрошкафа привода подач) 3200х1700х1700 мм.

Оперативная система управления станком на базе устройства «Электроника НЦ-31» обеспечивает ввод, отладку и редактирование программ обработки непосредственно на станке с помощью клавиатуры.

Программа вводится оператором с чертежа детали или при обработке сложных деталей — с бланка, подготовленного технологом-программистом. Контроль программы осуществляют с по мощью цифровой индикации, а ее корректировку — непосредственна на станке от клавиатуры панели управления.

Устройство ЧПУ — контурное, оперативно управляет следящими электроприводами подач по двум координатным осям. Интерполяция — линейная и круговая.

В память устройства введены стандартные рабочие циклы: точение конусов, обработка) любых дуг окружности, нарезание резьбы, продольное и попереч­ное точение с разделением величины припуска на рабочие ходы у т. д.

Такие циклы упрощают работу оператора и уменьшают время ввода программы в память устройства.

Разрешающая способност по координате Z 0,01 мм, по координате Х 0,005 мм. Основные механизмы и движения в станке те же, что и в станке 16К20ФЗ.

Кинематика станка. Главное движение в станке 16К20Т1.01 осу­ществляется по тем же кинематическим цепям, что и в станке 16К20ФЗ, рис. 4.11.

В станке 16К20Т1 на валу / установлены две электромагнитные муфты, обеспечивающие переключение в цикле двух диа­пазонов скоростей по 12 частот вращения в каждом диапазоне.

Кинематическая цепь главного движения аналогична цепи главного движения в станке 16К20.

Приводы подач в продольном и поперечном направлениях осу­ществляются соответственно от двигателей постоянного тока М2 и МЗ через одноступенчатые передачи и винт — гайки качения. На ходовых винтах VII, VIII установлены измерительные фотоимпульс­ные датчики обратной связи. Суппорт, каретка, задняя бабка, шестипозиционный резцедер­жатель устроены так же, как и в станке 16К20ФЗ.

Рис. 4.11. Кинематическая схема станка 16К20Т1

Токарно-револьверный станок 1В340ФЗ с оперативной системой ЧПУ.

Станок предназначен для выполнения различных токар­ных работ при обработке сложных деталей со ступенчатым и криво­линейным профилем в условиях серийного и мелкосерийного производства. Нарезание резьб в широком диапазоне производится мет­чиками, плашками или резцом по программе. Станок выпускают в двух исполнениях: для обработки заготовок из прутка (автома­тический цикл обработки) и штучных заготовок (полуавтомати­ческий цикл). Класс точности станка П.

Обеспечивается точность обработки по 8-му квалитету с шероховатостью поверхностей Rа=2,5мкм.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обра­батываемой заготовки из прутка 40 мм; наибольший диаметр за­готовки, устанавливаемой над станиной, 400 мм; число граней ре­вольверной головки 8; число частот вращения шпинделя 12; пре­делы частот вращения шпинделя 45—2000 мин^-1; пределы продоль­ных и поперечных подач револьверного суппорта (бесступенчатое регулирование) 1—2500 мм/мин; скорость ускоренных перемещений револьверного суппорта продольных 10 000 мм/мин, поперечных 5000 мм/мин; скорость подачи отрезного суппорта (бесступенчатое регулирование) 5—600 мм/мин; скорость ускоренного хода отрез­ного суппорта 8000 мм/мин; габаритные размеры станка 1840х1770х1670 мм.

Устройство ЧПУ — типа «Электроника НЦ-31» или иное. Число координат/из них одновременно управляемых 2/2; имеется коррекция на положение инструмента. Программоноситель — элек­тронная память. Оператор в ходе обработки первой заготовки при помощи средств ручного управления и элементов автоматического управления формирует управляющую программу, которая позво­ляет уже следующую заготовку обрабатывать в автоматическом цикле. Дискретность задания размеров: продольных 0,01 мм, по­перечных 0,005 мм.

Дискретность задания шага резьбы 0,0001 мм.

Основные механизмы, движения и принцип работы станка (рис. 4.12). На основании А закреплена верхняя станина Б, на ко­торой установлена шпиндельная бабка В.

По призматическим на­правляющим верхней станины перемещается крестовый суппорт Е с восьмипозициокной револьверной головкой Д с вертикальной осью. Инструмент, закрепленный в револьверной головке, имеет продольное и поперечное перемещение. Гидрофицированный отрез­ной суппорт (на рис. 4.12 не показан) с однокоординатным попе­речным перемещением закреплен на шпиндельной бабке.

Кинематика станка. Главное движение шпиндельный вал IV получает от двухскоростного электродвигателя М1 = 6,0/6,2 кВт; п = 960/1440 мин^-1) через плоскозубчатую ременную передачу, автоматическую коробку скоростей, обеспечивающую шесть частот вращения, и плоскозубчатую ременную передачу. Шпиндель имеет 12 частот вращения за счет электродвигателя и попарного переключения электромагнитных муфт в АКС.

В станке пределы частот вращения меняются в зависимости от пруткового, патронного или скоростного исполнения (соответственно п = 45-2000, 36-1600, 56-2500 мин^-1). Это достигается установ­кой сменных шкивов. Шпиндель тормозится одновременным включением муфт. Реверс шпинделя осуществляется электродвигателем. Смазывание коробки скоростей централизованное.

Рис. 4.12. Кинематическая схема токарно-револыерного станка 1В340ФЗО с ЧПУ

Движения подачи. Продольные и поперечные подачи револьвер­ного суппорта происходят от высокомоментных электродвигателей постоянного тока М2 и МЗ (N= 1,5 кВт, п = 1000 мин^-1) с изме­нением частоты их вращения от 0 до 1003 мин^-1 через зубчатые ремен­ные передачи и пары винт — гайка каления VII и VIII. Для кон­троля-расположения револьверного суппорта на винтах установле­ны датчики обратной связи.

Быстрые ходы и рабочие подачи отрезного суппорта осущест­вляются от гидросистемы.

Конечные выключатели обеспечивают выдачу команды в исходном верхнем положении суппорта, переход с быстрого подвода на рабочую подачу и выключение подачи в конце рабочего хода.

Датчик резьбонарезания Оу на валу VI получает вращение] через беззазорные передачи z = 33—40, z= 33—70.

Револьверная головка поворачивается вокруг вертикальной оси от гидродвигателя М4 (рис. 4.12, б) через червячную пару z = 1—62 и фиксируется с помощью плоскозубчатнх колес 2 z = 88. На валу IX револьверной головки закреплено колесо z = 60, которое через зубчатые колеса z = 48—60 приводит во вращение ось Х датчика поиска позиции револьверной головки.

Для предварительной фиксации револьверной головки служит фиксатор 2, управляемый поршнем 3 цилиндра Щ с гидро-распределителем.

При попадании фиксатора в гнездо фиксаторного диска / перемещается гидрорас­пределитель и перекрывает доступ масла к гидродвигателю М4 поворота револьверной головки; одновременно масло поступает в верхнюю полость цилиндра зажима Ц], и головка фиксируется на плоскозубчатое колесо z=88. Тарельчатые пружины компен­сируют осевое перемещение червяка после попадания фик­сатора 2 в гнездо диска / и доворачивают револьверную головку при окончательной фиксации.

Гидросхема станка обеспечивает подачу прутка на заданную длину, зажим заготовки с заданным усилием, зажим револьвер­ной головки и ее поворот, рабочие и вспомогательные перемещения отрезного суппорта, контроль давления в линиях нагнетания и зажима, работу устройства для автоматической разгрузки деталей.

.

Токарно-карусельный одностоечный станок 1512ФЗ с ЧПУ. Станок 1512ФЗ предназначен для токарной обработки де­талей сложной конфигурации, на нем можно производить обтачивание и растачивание поверхностей с криволинейными и прямолиней­ными образующими; сверление, зенкерование и развертывание центральных отверстий; прорезание кольцевых канавок, нарезание различных резьб резцами. Класс точности станка Н.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обра­батываемой заготовки 1250 мм; наибольшая высота обрабатываемой заготовки 1000 мм; число частот вращения планшайбы 18; пределы частот вращения планшайбы 5—250 мин^-1; пределы горизонталь­ных и вертикальных подач суппорта 3—300 мм/мин; регулирование подач бесступенчатое; максимальная скорость установочных пере­мещений суппорта по каждой оси 3000 мм/мин; пределы шагов нарезаемых резьб 0,05—40 мм; габаритные размеры станка 2880х3610х5615 мм.

Устройство ЧПУ типа Н55-2 обеспечивает автоматическое управ­ление по заданной программе вертикальным суппортом и приводом главного движения. Программа записывается на восьмидорожковой перфоленте, код 150.

Число координат (всего/одновременно управ­ляемых) 2/2. Дискретность отсчета по осям Х и 2 равна 0,01 мм. Предусмотрена коррекция положения инструмента, величин подач и частот вращения планшайбы.

От программы происходит автома­тическое изменение частот вращения шпинделя, управление про­дольными и поперечными движениями инструмента, выбор подач, нарезание резьб, установка инструмента в нулевое положение, поворот и фиксация револьверной головки и т. д.

Основные механизмы и движения в основном аналогичны базо­вому станку 1512; в данном станке отсутствует боковой суппорт. Конструкция всех механизмов обеспечивает высокую точность и долговечность работы.

Кинематика станка. Главное движение (рис. 4.13) осуществляется от электродвигателя М1 (N = 30 кВт, п = 1460 мин^-1) через клиноременную передачу со шкивами Д= 230 мм и Д = 266 мм и коробку скоростей, обеспечивающую 18 практических и 24 теорети­ческих значения частот вращения планшайбы в результате пере­ключения электромагнитных муфт и с помощью планетар­ного механизма.

Вал // имеет три значения частоты вращения, полу­чаемые переключением муфт М₁, М₂, Мз, вал /// — шесть значений частот вращения (переключают муфты) вал IV — 12 зна­чений частот вращения.

Для полу­чения 12 низших значений частот вращения шпинделя выключают муфту М₆ и включают муфты М₇ и М₈. При этом колесо z = 63 на оси VII затормаживается и через колесо z == 63 на валу VI оста­навливает колесо z == 87 планетарного механизма и соответственно его корпус с колесом z = 108. В этом случае передаточное отно­шение планетарного механизма равно. При выключенных муф­тах планетарный механизм представ­ляет собой одно целое и его передаточное отношение равно единице.

При одновременном включении муфт, замыкающих две различные кинематические цепи, образующие «замок», проис­ходит торможение планшайбы (остальные муфты коробки скоростей выключены).

Благодаря электромагнитным муфтам скорости пере­ключаются на ходу и тем самым поддерживается ступенчато-постоянная скорость резания при обработке торцовых поверхностей.

Датчик нарезания резьбы, необходимый для нарезания резьб резцами, получает вращение от выходного вала коробки скоростей через передачи z = 48—64, z = 24—24, z = 21—78. Частоты вра­щения ротора датчика и планшайбы одинаковы.

Движения подачи происходят от электродвигателей постоянного тока М2 и МЗ (М = 20,4кВт; п == 1000 мин-¹) с тиристорным управлением.

.

Ходовой винт качения продольной подачи XII с шагом Рх в 10 мм получает движение от электродвигателя М2 через зубчатую передачу z = 52—104, выполненную с минимальным боковым зазором. Передача вращения с вала X/ на винт XII осу­ществляется посредством конусных пружинных колец, исключаю­щих зазор в соединении.

Кинематика станка. Главное движение (рис. 4.13) осуществляется от электродвигателя М1 (N = 30 кВт, п = = 1460 мин^-1) через клиноременную передачу со шкивами Д = = 230 мм и Д = 266 мм и коробку скоростей, обеспечивающую 18 практических и 24 теорети­ческих значения частот вращения планшайбы в результате пере­ключения электромагнитных муфт и с помощью планетар­ного механизма.

Вал // имеет три значения частоты вращения, полу­чаемые переключением муфт; вал /// — шесть значений частот вращения и вал IV- 12 зна­чений частот вращения.

Для полу­чения 12 низших значений частот вращения шпинделя выключают муфту М₄ и включают муфты М₅ и У₆. При этом колесо z = 63 на оси VII затормаживается и через колесо z = 63 на валу VI оста­навливает колесо z = 87 планетарного механизма и соответственно его корпус с колесом z = 108.

При двух выключенных муф­тах и включенной М₈ планетарный механизм представ­ляет собой одно целое и его передаточное отношение равно единице.

При одновременном включении муфт, замыкающих две различные кинематические цепи, образующие «замок», проис­ходит торможение планшайбы (остальные муфты коробки скоростей выключены).

Благодаря электромагнитным муфтам скорости пере­ключаются на ходу и тем самым поддерживается ступенчато-постоянная скорость резания при обработке торцовых поверхностей.

Рис. 4.13. Кинематическая схема токарно-карусельного станка 1512ФЗ с ЧПУ

Датчик нарезания резьбы, необходимый для нарезания резьб резцами, получает вращение от выходного вала коробки скоростей через передачи z = 48—64, z = 24—24, z = 21—78. Частоты вра­щения ротора датчика и планшайбы одинаковы.

Движения подачи происходят от электродвигателей постоянного тока М2 и МЗ (М = 20,4 Н-м; п = 1000 мин^-1) с тиристорным управлением. Ходовой винт качания продольной подачи XII с шагом Рх в 10 мм получает движение от электродвигателя М2 через зубчатую передачу z = 52—104, выполненную с минимальным боковым зазором. Передача вращения с вала X/ на винт XII осу­ществляется посредством конусных пружинных колец, исключаю­щих зазор в соединении.

Ходовой винт качения XVII вертикальной подачи получает вращение от электродвигателя МЗ через редуктор г z= 43—40, z = 30—48, z = 32—44, z = 44—44. Для регулирования бокового зазора в зубчатых передачах имеются две параллельные кинемати­ческие цепи, кроме того, отдельные колеса выполнены разрезными.

В качестве датчиков обратной связи применены линейные индуктосйны.

Вертикальное перемещение поперечины осуществляется от ре­версивного электродвигателя М5 (N = 2 кВт, п == 900 мин^-1) через червячные редукторы z =2—34. В требуемом положении поперечина надежно фиксируется гидравлическим механизмом за­жима. Привод механизма зажима-разжима осуществляется штоком двустороннего цилиндра Щ.

Зубчатая муфта Мц служит для уста­новки поперечины параллельно рабочей поверхности планшайбы. Поворот полумуфты на один зуб дает величину перемещения по­перечины на 0,005 мм.

Револьверный суппорт пяти позиционный состоит из салазок, перемещающихся по горизонтальным направляющим поперечины, ползуна с револьверной головкой, механизма поворота и фиксации револьверной головки.

Поворот револьверной головки в следующую позицию проис­ходит от электродвигателя М4 (N = 0,9 кВт; п = 1350 мин^-1) через передачи z = 18—34—45 и приводной вал XX, соединенный' через муфту с винтом с шагом Р = 5 мм.

Перемещаясь вверх относительно неподвижной гайки, вал XX с рейкой модулем т == 3 мм через косозубое колесо-гайку z = 31 (разрез Л—Л), винт XXII с шагом Р = 12 мм отжимает револьвер­ную головку. Вал XX перемещается до тех пор, пока рейка не упрется в торец гайки.

Перед этим конечный выключатель отклю­чит муфту Мц и гайка с насаженным на нее червяком z == 1 начнет вращаться, тогда через передачи z = 1—25, z = 18—72 произойдет поворот револьверной головки. Затем микропереклю­чатель даст команду на реверс электродвигателя, в результате обрат­ным движением вала XX через рейку, косозубое колесо-гайку z = 31 и ходовой винт XXII происходит прижим револьверной головки к ползуну.

Рассмотрим конструкцию стола станка. Стол (рис. 4.14) состоит из корпуса /, планшайбы 4 со шпинделем 5 и привода планшайбы, Корпус стола имеет большую жесткость из-за развитой системы ребер.

Рис. 4.14. Стол токарно-карусельного станка 1512ФЗ с ЧПУ

Планшайба представляет собой полый диск с рядом внутрен­них и кольцевых ребер. Для обеспечения плавности работы при, значительной быстроходности станков цилиндрические колеса 7, 8 сделаны косозубыми, а коническое колесо 9 — с круговым зубом.

Шпиндель 5 имеет в качестве опор конические роликовые подшип­ники 2, 13. Регулировка подшипников осуществляется планкой 10 и винтами 11 с одновременной подшлифовкой компенсаторного кольца 12. Для точной установки по центру планшайбы деталей или установочных приспособлений в планшайбе расточено центрирующее отверстие, предохраняемое от забоин заглушкой 6. Лаби­ринт 3 препятствует разбрызгиванию смазочного материала, пыли, стружки и т.д.

Токарный центровой полуавтомат 1Б732ФЗ с ЧПУ. Токарный центровой полуавтомат 1Б732ФЗ с ЧПУ пред­назначен для токарной обработки валов сложной конфигурации в условиях мелкосерийного и единичного производства. Большая мощность и жесткость станка позволяют обрабатывать заготовки с большими припусками.

На станке производят обточку цилиндри­ческих, конических, сферических поверхностей, подрезку торцов, прорезку различных канавок, нарезание резьбы и другие токарные работы, которые могут быть выполнены с высокой степенью точности и малой шероховатостью обработанных поверхностей. Класс точ­ности станка Н.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обра­батываемой заготовки над станиной 630 мм; наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом 400 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000, 1400, 2000 мм; число инструментов 6; число частот вращения шпинделя всего/ по программе 18/9; пределы частот вращения шпинделя 25—1250 мин^-1; пределы ра­бочих подач (бесступенчатое регулирование); продольных 0,1— 1200 мм/мин, поперечных 0,1—1200 мм/мин; скорость быстрых перемещений суппорта продольных 4800 мм/мин, поперечных 2400 мм/мин; габаритные размеры станка 3825х2140х2835 мм.

Устройство ЧПУ типа Н22-1М обеспечивает получение задан­ных размеров и конфигурации обрабатываемой детали, а также необходимые технологические команды: выбор частоты вращения шпинделя и подач суппорта, включение ускоренных перемещений суппорта, смену инструмента, включение охлаждения и др.

.

Полу­автомат может работать в режиме преднабора, тогда на пульте управления вручную задают перемещения суппорта, величины подач, частоту вращения шпинделя. Программо-носитель - восьмидорожковая перфолента, код 180, считывание программы фото­электрическое.

Число управляемых координат (всего/одновременно) 2/2. Величина перемещения суппорта на один импульс по оси Z 0,01 мм; по оси Х 0,005 мм; возможна коррекция положения инстру­мента по длине и радиусу.

Основные механизмы и движения в станке, обусловленные конструктивной особенностью. Станок имеет (рис. 4.15) вертикально-наклонную компоновку. Литое корыто А служит осно­ванием станка. Направляющие чугунной станины В и опорная по­верхность под шпиндельную бабку Г расположены под углом 15° от вертикали. В станину встроена автоматическая коробка скоростей Б.

Суппорт Д расположен на верхних направляющих станины, а зад­няя бабка Ж на ее нижних направляющих. В центрах передней и задней бабок устанавливают заготовку, которая получает главное движение.

Суппорт состоит из продольной и поперечной кареток. Продольная каретка движется по направляющим станины (подача по оси Z), а поперечная каретка — по направляющим типа ласточ­кина хвоста продольной каретки (подача по оси X) На поперечной каретке закреплена револьверная головка Е. В корыте расположен конвейер стружки 3. Для поддержания длинных и тяжелых деталей устанавливают люнет И.

Кинематика станка. Главное движение шпиндель VI получает от электродвигателя М1 (N = 37 кВт, п = 1460 мин ^-1) через клиноременную передачу со шкивами Д = 236—330 мм, АКС, пере­дачи z= 24—61 или z= 37—48, блок Б1.

Таким образом, шпин­дель имеет 36 теоретических и 18 практических значений частот вращения, из них 9 переключаются в цикле благодаря АКС.

Передача z = 70—37 приводит во вращение реле контроля скорости РКС, которое предназначено для блокировки работы станка, если во время обработки вдруг перестанет вращаться шпиндель.

Датчик нарезания резьбы Др связан со шпиндельным валом VI через передачу z = 70—70. Смазывание коробки скоростей—цент­рализованное.

Рис. 4.15. Кинематическая схема токарного центрового полуавтомата 1Б732ФЗ с ЧПУ

Движения подачи. Продольная каретка суппорта получает пе­ремещение от шагового двигателя М2 типа ШД5-Д1 с гидроусили­телем Э32Г18-23 (мощность привода N = 1,6 кВт) через редуктор z = 24—100 и пару винт—гайку качения VIII с шагом Р = 10 мм.

Поперечная каретка суппорта перемещается от шагового двигателя МЗ типа ШД5-Д1 с гидроусилителем Э32Г18-22 (мощность привода N = 0,8 кВт) через редуктор z= 24—200 и пару винт—гайку качения Х с шагом Р = 10 т. Величина перемещения поперечной каретки- на один импульс составляет 0,005 мм, что соответствует повороту ротора шагового двигателя на 1,5°.

Для выбора зазоров в зубчатые зацеплениях гидроусилители за­креплены к корпусу редукторов через подвижный фланец, у кото­рого внутренняя расточка выполнена эксцентрично. При повороте фланца изменяется межцентровсе расстояние в зубчатом зацепле­нии, за счет чего и устраняется зазор.

На концах ходовых винтов VIII и Х закреплены флажки бескон­тактных выключателей, предназначенные для точной установки, суппорта в нулевое положение (грубая установка осуществляется конечными выключателями).

Револьверная головка имеет шесть позиций для установки рез­цовых блоков или резцов. Гидроцилиндр Щ служит для зажима револьверной головки, а гидроцилиндр Ц2 — для ее поворота. Через полый шток гидроцилиндра проходит вал XI; на конце его уста­новлена планшайба, на торцовой поверхности которой закреплена полумуфта М₇, другая полумуфта М₈, прикреплена к корпусу револь­верной головки. В период обработки головка зафиксирована муф­той М₇,.

При подаче жидкости в правую полость цилиндра шток и соответственно планшайба с закрепленными на ней резцами будут перемещаться влево, расцепляя муфту М₇,,; одновременно включается муфта поворота. При этом сработает конечный выключатель, который даст команду на разжим и на работу 1 цилиндра поворота Ц2.

При подаче масла в штоковую полости цилиндра Ц2 шток переместит рейку модулем т = 3 мм, при этом 1 повернется реечное колесо-полумуфта z = 24. Так как другая полумуфта соединена с валом XI, то повернется на 1/6 часть оборота и револьверная головка. Следующий конечный выключатель даст команду на фиксацию и закрепление револьверной го­ловки. При необходимости ее поворота на несколько позиций шток, а цилиндра Ц2 будет совершать возвратню-поступательные движения до тех пор, пока не будет нажат конечный выключатель требуемой позиции.

Задняя бабка перемещается в заданное положение колесом z= 17, закрепленным на задней бабке, за рейкой т = Змм, установленной вдоль направляющих станины. Пиноль перемещается от гидроцилиндра ЦЗ.

Винтовой конвейер выполнен в виде двух винтов, которые вин­товой спиралью выносят стружку за пределы станка. Винты полу­чают вращение от двигателя М4 (N = 1,1 кВт, п == 1370 мин ^-1) через предохранительную муфту, зубчатую и червячную пары, две шарнирные муфты и вал XV, а затем через зубчатые колеса распределительной коробки.

Люнет служит для поддержки деталей диаметром 40—150 мм. Поддержка осуществляется тремя роликами, которые подводятся гидроцилиндром через винт и копир.

Гидропривод станка состоит из гидроприводов суппорта, пиноли задней бабки, револьверной головки, уравновеши-вающей системы и люнета. Гидропривод суппорта обеспечивает следующие элементы цикла работы: исходное положение, быстрые (продольный и по­перечный) подводы, рабочие подачи, замедленную подачу, уско­ренный проскок, поперечную рабочую подачу, быстрые (попереч­ный и продольный) отводы.

Гидропривод уравновешивающей си­стемы предназначен для уравновешивания массы поперечной ка­ретки суппорта и снятия с винтовой передачи поперечной каретки сил, возникающих от ее массы.

Токарный патронный вертикальный полуавтомат 1А734ФЗ с ЧПУ. Полуавтомат 1А734ФЗ с ЧПУ предназначен для черно­вой и чистовой обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа дисков, чашек, фланцев, зубчатых колес и т. д. с прямолинейными и криволинейными образующими. Класс точности станка П.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр обра­батываемой заготовки до суппорта 320 мм; наибольшая высота обрабатываемой заготовки 200 мм; число инструментов 8; число частот вращения шпинделя 29; пределы частот вращения шпинделя 14—1000 мин^-1; пределы рабочих подач суппорта в вертикаль­ном и горизонтальном направлениях (регулирование бесступенча­тое) 0,1—1250 мм/мин; скорость быстрых перемещений по осям Х и u 4800 мм/мин; по Z и W 9600 мм/мин; габаритные размеры станка 4020x4085x3750 мм.

Устройство ЧПУ типа 2С85, работающее со станком, имеет сво­бодно программируемую структурную организацию. Устройство кон­турное с линейно-круговой интерполяцией обеспечивает независи­мое управление по четырем координатам. По программе проис­ходит перемещение двух суппортов по двум взаимо-перпендикуляр­ным осям (X, У, u, W), автоматическое изменение режимов реза­ния, смена инструмента и т. д.

Программоноситель — восьмидорожковая перфолента. Код про­граммы 180. Дискретность отсчета по осям координат X, V - 0,005 мм; u, W -0,01 мм. Полуавтомат работает в следующих режимах: авто­матическом от программы, автоматическом по преднабору, нала­дочном.

Основные механизмы и движения в станке. Станок имеет верти­кальную компоновку, которая значительно повышает его техни­ческие и эксплуатационные возможности, обеспечивает быструю переналадку на новую заготовку, а также встройку станка в ав­томатические линии. На основании Л станка (рис. 4.16, а) установ­лены стойки Б, по направляющим которых перемещаются два суппорта В. Каждый из суппортов имеет программируемое крестовое перемещение по осям. Заготовка зажимается в па­троне Г и получает главное вращательное движение. На суппортах установлены револьверные головки Д, для четырех инструментов каждая.

Кинематика станка. Главное движение осуществляется (рис. 4.16, б) от электродвигателя постоянного тока М1 (N = 37 кВт, n = 1000 мин^-1) с двухзонным регулированием от тиристорного преобразователя. Шпиндель IV получает вращение через клиноременную передачу, конические колеса 2, z= 25—35 и предшпиндельный блок Б1, переключаемый гидроцилиндром Ц1.

Двухзонное регулирование частоты вращения электродвигателя вниз от но­минальной частоты с диапазоном 1:10 (т. е. 1000—100 мин^-1) и вверх от нее с диапазоном 2,5:1 (т. е. 1000—2500 мин^-1) и переключение блока Б1 позволяет получить 29 частот вращения в автоматиче­ском цикле и любой последовательности.

Рис. 4.16. Кинематическая схема токарного патронного вертикального полуавтомата 1А734ФЗ

Верхней опорой шпинделя являются упорно-радиальный сдво­енный подшипник и прецизионный двухрядный роликоподшипник, что обеспечивает максимальную точность обрабатываемых деталей.

Смазывание шпиндельной бабки централизованное. Зажим заго­товки производится гидроцилиндром Ц2.

На валу IV установлено колесо z = 120, передающее вращение круговому фотоимпульсному преобразователю Др, который обе­спечивает соответствие между подачей режущего инструмента при нарезании резьбы и скоростью вращения шпинделя.

Он же служит для контроля скорости вращения шпинделя.

Для обеспечения беззазорного зацепления зубчатых колес 10, 11 с числом зубьев z= 120 (рис. 4.17), соединяющих преобразователь 5 со шпинделем 12, во втулке 8 внутренняя расточка под посадку подшипников вала 1 выполнена эксцентрично наружному поса­дочному диаметру.

Отпустив винты 9 и поворачивая втулку 8 в ра­сточке корпуса 6, можно изменять межцентровое расстояние между шпинделем и валом / и тем самым выбирать зазор между зубча­тыми колесами 10 и 11.

К торцу втулки 8 крепится фланец 7, на ко­тором установлен преобразователь 5. С вала / вращение выходному валику преобразователя передается через штифт 2, входящий в пазик втулки 4, стопорящейся винтом 3.

Движения подачи (см. рис. 4.16) осуществляются от высокомоментных электродвигателей М2, МЗ, М4, М5 с тормозом и датчиком пути. В приводе вертикальных подач по оси Z и W винт—гайки качения IX и Х с шагом Р = 10 мм соединены с двигателями напря­мую специальной полужесткой дисковой муфтой.

Муфта (рис. 4.18) состоит из двух полумуфт 2 и 5, жестко сидящих соответственно на валу 3 электродвигателя и ходовом винте 6, и набора терми­чески обработанных гибких пластин 4.

Болты 1 имеют калиброван­ные посадочные цилиндри-ческие части. Все это обеспечивает точ­ность отработки программы, что особенно важно в реверсивном при­воде подач.

Горизонтальные подачи осуществляются от двига­телей М2 и МЗ через беззазорные редукторы z= 85—170.

Для выбора зазора колесо z= 85 выполнено разрезным и одна его часть может поворачиваться относительно другой с помощью эксцентрика.

Рис. 4.17. Конструкция обеспечения беззазорного зацепления зубчатых колес 10, 11 шпинделя полуавтомата 1А734ФЗ

Контроль точности установа суппортов в исходном положении осуществляется с помощью бесконтрольных торцовых переключа­телей и резольверов-датчиков пути в приводе подач.

Регулирование натяга в парах винт—гайка качения осуществляется поворотом гаек в одном направлении до полного устранения зазора. Затем для обеспечения заданного осевого натяга поворачивают обе гайки в одну сторону на одинаковое число зубьев.

Рис. 4.18. Конструкция муфты движения подачи

Револьверная головка предназначена для закрепления инстру­ментальных державок со стандартной базирующей призмой «ласточ­кин хвост». Револьверная головка самодействующая, все движения обеспечиваются гидросистемой станка. Фиксация головки осуще­ствляется полумуфтами точного индексирования с круговым зубом.

После расцепления полумуфт (расфиксации) начинается поворот головки на 90°. Для этого поршень-рейка через зубчатые пары z= 18—41 вращает вал-шестерню XIII и далее через водило 1 и камень 2 кулисы 3 корпус револьверной головки.

Окончание поворота контролируется микропереклю-чателем, после этого дается команда на фиксацию, что также контролируется Д микро-переключателем.

Поиск нужной позиции осуществляется по кратчайшей траектории, для чего предусмотрен поворот головок в обе стороны.

Стружкоудалепие, производится двумя винтовыми конвейерами получающими вращение от отдельных двигателей Мб со встроенным редуктором (N = 0,8 кВт, п= = 25 мин^-1) через зубчатые пары z=23—47—47. Предусмотрен реверс для их очистки.

Токарный патронно-центровый полуавтомат 1725МФЗ. Полуавтомат предназначен для комплексной токарной обработки деталей типа тел вращения в условиях единичного и се­рийного производства и может быть встроен в автоматизированные участки. На нем можно производить обточку, расточку, подрезку торца, сверление центральных отверстий, нарезание резьбы, обра­ботку фасонных поверхностей.

Станок оснащен восьмипозиционным инструментальным мага­зином для автоматической смены инструмента. Класс точности станка П.

Техническая характеристика станка. Наибольший диаметр заго­товки, устанавливаемой над станиной, 500 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000 мм; число частот вращения 38 (из них по программе 38); пределы частот вращения 35—2500 мин^-1; пределы величин подач (регулирование бесступенчатое); продоль­ных 5—2000 мм/мин, поперечных 25—1000 мм/мин; скорость быст­рых перемещений суппорта: продольных 10 м/мин, поперечных 5 м/мин; пределы шагов нарезаемых резьб 0,5—40 мм; габаритные размеры 4420 х1660 х 2560 мм.

Устройство ЧПУ типа СМС, например 1Н22-62, обеспечивает получение заданных размеров и конфигурации деталей, а также выбор частот вращения и подач, номера инструмента и команду на его смену, включение и выключение охлаждения и т. д. Возможны три режима работы: наладочный, работа по программе, установка суп­порта в нулевое (исходное) положение.

Число управляемых координат (всего/одновремен-но) 2/2. Точность отработки координат продоль­ных (по оси Z) 0,001 мм; поперечных (по оси X) 0,0005 мм. Програм­моноситель — восьмидорожковая перфолента, код 150.

Основные механизмы и движения в станке (рис. 4.19). На основа­нии станка закреплена станина А прямоугольной формы. В ее вер­тикальной плоскости расположены две пары направляющих: по од­ной паре перемещается крестовой суппорт В и магазин Г, другие две направляющие служат для базирования и закрепления шпин­дельной Б и задней Д бабок станка. Главное движение сообщается заготовке, движения подачи в продольном (по оси Z) и поперечном (по оси X) направлениях- крестовому суппорту. Каретка суппорта и ползун перемещаются по направляющим смешанного трения: скольжения и качения (танкетки).

Кинематика станка. Главное движение передается шпинделю /// от электродвигателя постоянного тока М1 (N= 30 кВт, п = 1000 мин^-1) через поликлиновую ременную передачу с диаме­трами шкивов 200...250 мм, зубчатую пару z=29—46 и блок зубчатых колес Б1, переключаемый автоматически от устройства ЧГ1У с помощью гидроцилиндра Щ.

Двигатель М1 имеет пределы частот вращения 180— 4000мин^-1; минимальная частота вращения за счет переключения блока Б1 обеспечивает два диапазона частот вращения: 35 ... 800 и 112 ... 2500 мин-¹.

На шпинделе установлено колесо z=72 привода датчика резьбонарезания Др. Шпиндель смонтирован в подшипниках качения: двухрядном роликоподшипнике и упорно-радиальном подшипнике в передней опоре и двухрядном роликоподшипнике в задней опоре. Такая конструкция позволяет шпинделю выдерживать большие нагрузки без вибраций.

Рис. 4.19. Кинематическая схема токарного патронного полуавтомата 1725МФЗ

Движения подачи происходят от высокомоментных электро­двигателей постоянного тока М2 и МЗ. Продольная подача осу­ществляется от двигателя М2 (М = 21 Н-м; п = 2000 мин^-1) через беззазорный редуктор z= 33—66 и винт-гайку качения IV с шагом Р = 8 мм.

Выбор зазора в зубчатой паре происходит за счет ка­чания двигателя с плитой посредством эксцентрика, смонтирован­ного в крышке корпуса. Выбор зазора в зубчатой паре z= 42—42 привода датчика Д обратной связи (револьвера) осуществляется посредством эксцентрикового фланца.

Управление приводом подач осуществляется: по пути — от револьвера и по скорости — от тахогенератора, встроенного в элек­тродвигатель. На валу VII установлен фланец / с упором, взаимо­действующим с бесконтактным путевым выключателем.

Поперечная подача по координате Х происходит от двигателя МЗ (М =17 Н-м, п=2000 мин^-1), в остальном привод аналогичен приводу продольной подачи. На ползуне смонтирован механизм крепления инструментальных блоков.

Зажим и разжим инструментального блока осуществляется от гидроцилиндра Ц2 через шток-рейку z=17 и зубчатое колесо z = 21, выполненное в виде гайки. Колесо-гайка, вращаясь, пере­мещает ходовой бинт Х с Т-образным концом, который, находясь в Т-образном пазу инструментального блока, тем самым зажимает его на призмы.

При зажиме блока дополнительно происходит его осевая фиксация (осевой замок) с помощью гидравлического плун­жера. Зажим и разжим блока контроли­руется двумя микропереключателями.

Конструктивное исполнение механизма крепления инструмен­тального блока показано на рис. 4.20. Механизм расположен в кор­пусе суппорта 10. Через шток-рейку 7 и зубчатое колесо 3 вращается колесо-гайка /. При этом перемещается винт 2, который Т-образ­ным концом прижимает блок 9 к призмам. При обратном движении штока гидроцилиндра происходит разжим инструмента.

Зажим и разжим блока контролируются микровыключателями, с которыми взаимодействуют кулачки 8 и 5. Эти кулачки закреплены на фланце 6, получающем вращение через зубчатые колеса 8 и 4.

Задняя бабка (см. рис. 4.19) имеет пиноль, перемещаемую гидро­цилиндром Ц4. На торце задней бабки находится реле давления и редукционный клапан, позволяющие регулировать величину осевой силы, передаваемой пинолью.

.

Инструментальный магазин 2 представляет собой барабан, на гранях которого закреплены механизмы установки и фиксации инструментальных блоков, выполненные в виде упругих элементов, что позволяет не производить точную выверку положения магазина относительно суппорта станка.

Рис. 4.20. Механизм крепления инструментального блока

Вращение магазина осуществляется от гидродвигателя М4 типа Г15-23 через зубчатые пары z=20—76, z=24—134. На валу XIV закреплен диск 3 с восемью пазами, в которые в зависимости от инструмента, заданного по программе, входит фиксатор 4. Фик­сатор представляет собой гидравлический плунжер, связанный с гидрораспределителем, управляющим скоростью вращения гидродвигателя и фиксирующим строго определенное положение по­зиций магазина относительно места загрузки и выгрузки инстру­ментальных блоков.

При вращении магазина каждый инструментальный блок про­ходит через считывающее устройство, состоящее из десяти бескон­тактных датчиков. Девять из них обеспечивают считывание любого номера инструмента от 1 до 199. Десятый датчик дает разрешение на считывание инструмента.

Инструментальный магазин расположен на каретке, переме­щающейся по направляющим качения от гидроцилиндра ДЗ. Авто­матическим циклом работы магазина управляет командоаппарат, со­стоящий из путевых упоров, конечных выключателей, копира и гидрораспределителя, обеспечивающего плавное торможение и оста­нов магазина в продольном направлении.

Цикл смены инструмента начинается с перемещения магазина к суппорту, на призмах которого зажат блок. Магазин свободной цангой захватывает блок, тот разжимается, магазин отходит в ис­ходное положение. Начинается вращение магазина, оно продол­жается до тех пор, пока не будет найден требуемый по программе инструмент. Затем магазин вновь перемещается к суппорту и остав­ляет там новый блок, который фиксируется и зажимается на приз­мах. Магазин возвращается в исходное положение.

Гидропривод осуществляет перемещение задней бабки, зажим резцового блока и его фиксацию, продольное перемещение, поворот и фиксацию инструментального магазина, зажим патрона, переклю­чение блока зубчатых колес.