Структура автоматического агрегата

ВВЕДЕНИЕ

Целевыми называют механизмы, предназначенные для выполнения отдельных элементов технологического процесса и частных движений рабочего цикла на автомате и автоматической линии. Целевые механизмы автомата и автоматической линии увязываются как в пространстве, так и во времени работы для осуществления рабочего цикла без вмешательства человека. Весь комплекс взаимно увязанных целевых механизмов и образует исполнительных механизм рабочей машины. Целевые механизмы весьма разнообразны и зависят от технологического процесса, осуществляемого на них. Для выполнения одних и тех же действий в однотипном оборудовании используется большое количество типов целевых механизмов, отличающихся друг от друга по конструкции. Конструктивная сложность целевых механизмов зависит не столько от механизма, обеспечивающего выполнение заданной операции, сколько от необходимости связать действия этого механизма с действиями остальных механизмов во времени и пространстве.

Несмотря на то, что целевые механизмы отличаются друг от друга по конструкции и характеру работы, их можно разбить на две группы:

1. целевые механизмы рабочих ходов;
2. целевые механизмы холостых ходов.

К первой группе относят целевые механизмы, выполняющие операции по обработке данного материала и обеспечивающие рабочие движения материалов и рабочих органов: суппорты одно- и многошпиндельных автоматов, силовые головки, различные приспособления.

Ко второй относят целевые механизмы, выполняющие все холостые операции, не связанные с непосредственной обработкой изделия и обеспечивающие подготовку для совершения рабочих ходов: механизмы загрузки, зажимные устройства, механизмы поворота и фиксации, транспортирующие и др.

 

 

 

1. Структура  автоматического агрегата

Агрегатными называются специальные станки, которые состоят из нормализованных деталей и узлов (агрегатов). Станки предназначены для обработки сложных и ответственных деталей в условиях серийного и массового производства. Наибольшие технологические возможности станков обеспечиваются в том случае, когда обрабатываемая деталь в процессе резания неподвижна, а главное движение и движение подачи сообщаются режущим инструментам. Этим достигается наибольшая концентрация операции: можно производить обработку деталей одновременно с нескольких сторон многими режущими инструментами при автоматическом управлении рабочим циклом.

Агрегатные станки различают специальные и переналаживаемые, с полуавтоматическим и автоматическим циклами. Станки не требуют большой производственной площади, обеспечивают стабильную точность обработки, могут обслуживаться операторами невысокой квалификации, допускают многократное использование нормализованных деталей и узлов при настройке станка на выпуск нового изделия. Однако эти станки менее гибки при переналадке по сравнению с универсальными станками.

Структура автоматических агрегатов приведена на рисунке 1.1

 

Рисунок 1.1 – Структура автоматического агрегата

 

2. Суппорты

Суппорты относятся к целевым механизмам рабочих ходов и предна- значены для закрепления инструментов, установки их относительно обраба- тываемого изделия, а также перемещения их согласно заданному технологи- ческому процессу. К группе суппортов следует отнести револьверные голов- ки, шлифовальные бабки, ползуны зуборезных станков и другие рабочие ме- ханизмы того же технологического назначения.

Следует отметить, что универсальность автоматов и полуавтоматов зависит от технологических возможностей суппортов. Поэтому при проектировании суппортов в зависимости от выполнения предполагаемых технологических процессов необходимо выбрать их число, расположение, траектории рабочих и холостых перемещений, а также скорости их перемещений. Независимо от их количества в автомате или полуавтомате каждый суппорт имеет самостоятельную независимую настройку.

К суппортам и другим узлам, несущим режущий инструмент, предъяв- ляются высокие требования в отношении надежности, стабильности работы

и быстроты наладки и подналадки.

В автоматах и полуавтоматах применяется большое количество различных конструкций суппортов. В зависимости от направления перемещения суппорта подразделяются на продольные и поперечные. Продольные, в свою очередь, делятся так: для осевого перемещения инструмента (расточные и внутришлифовальные полуавтоматы),  для продольной обточки (токарные многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, многорезцовые полуавтоматы и др.) и фасонной обточки.

Наиболее простые движения имеют поперечные суппорты. Типичным циклом работы для них является быстрый подвод – рабочий ход (фасонная

обточка, отрезка, подрезка) – быстрый отвод инструмента. При фасонной обточке для зачистки поверхности в конце рабочего хода дают выдержку. Суппорты с подобным циклом работы используют в фасонно-отрезных автоматах, в автоматах фасонно-продольного точения, револьверных, многошпиндельных и др.

Суппорты для осевого перемещения инструмента имеют циклы, в основном сходные с циклами поперечных суппортов (быстрый подвод – рабочий ход – быстрый отвод). По такому циклу перемещаются револьверные головки, головки агрегатных станков, суппорты расточных и внутришлифовальных полуавтоматов.

Суппорты для продольной и фасонной обточек имеют большое разно- образие циклов. Эти суппорты используют в гидрокопировальных, многорезцовых и других полуавтоматах и автоматах для обработки деталей типа

валов. Различные конструкции продольных суппортов позволяют производить обработку цилиндрических, ступенчатых, конических и фасонных поверхностей.

Наиболее простой цикл работы продольного суппорта при обработке цилиндрической поверхности: быстрый подвод – продольное рабочее пере- мещение – возврат в исходное положение. Характер траектории отвода суп- порта в исходно положение зависит от типа механизма, применяемого для этой цели.

При обработке фасонных поверхностей суппорт должен иметь рабочее перемещение по соответствующей траектории.

Приспособленность автомата к заданному виду технологического процесса определяется прежде всего количеством, расположением и типами суппортов. При компоновке суппортов учитывают удобство и быстроту обслуживания при переналадке и максимально возможное упрощение конструкции всей суппортной группы. Компоновка и конструкция суппорта находятся во взаимной связи, и при проектировании эти вопросы рассматривают в комплексе. Выбор числа суппортов и их компоновка являются важной проблемой для многошпиндельных токарных автоматов. В этих автоматах обработку производят одновременно на всех шпинделях большим количеством режущих инструментов. Поэтому при проектировании суппортов учитывают такие факторы как удобство наладки автомата , удобство смены и регулировки инструмента , отвод стружки и предохранение от нее направляющих суппортов, точность и стабильность перемещения суппортов и др.

Число поперечных суппортов в многошпиндельных автоматах обычно берут равным или на единицу меньше числа шпинделей. Нижние суппорты выполняют более массивным, так как они используются для черновых операций. Каждый суппорт следует выполнять с независимой подачей.

Широко применяется центральный продольный суппорт, который об- служивает все позиции автомата и обеспечивает наилучшую соосность между инструментами и рабочими шпинделями. Анализ конструкций много- шпиндельных автоматов показывает, что имеется большое разнообразие компоновочных схем поперечных суппортов. Для примера на рис. 2.1 показано несколько компоновок суппортов современных автоматов.

Важным вопросом при конструировании многошпиндельных автоматов является выбор конструктивной схемы продольного суппорта и его привода. Компоновка и конструкция продольного суппорта во многом зависят от расположения распределительного вала автомата (верхнее или нижнее), кон- струкции механизмов, передающих движение от кулачка распределительного вала и точки приложения осевой силы, перемещающей продольный суппорт, которая должна быть по возможности максимально приближена к оси суппорта. Продольный суппорт обычно устанавливают на стальной круглой на- правляющей, и движение на него в основном передается от цилиндрических кулачков распределительного вала. На рис. 2.2 показана конструкция продольного суппорта современного шестишпиндельного автомата 1А290-6.

Продольный суппорт 1 представляет собой шестигранную каретку, которая перемещается по круглой направляющей 2. От проворота вокруг оси продольный суппорт удерживается ползуном 3, скользящим по направляющей планке, закрепленной на траверсе автомата. Перемещение суппорта осуществляется рычагом 4 через шток 5, который соединен с кареткой суппорта шарниром 7. Перемещение суппорта ограничивается упором 6.

 

Рисунок. 2.1. Примеры компоновки поперечных суппортов многошпиндельных автоматов: а – автомат модели 1А240-4;                              б полуавтомат модели 1265ПМ-6; в – автомат типа Gildemeister DAM 6х25; г – автомат типа New Bretain 326

 

На конструкцию суппорта существенное влияние оказывают степень сложности цикла, усилие подачи, количество режущих инструментов, тре- буемая точность обработки и возможность использования при проектировании унифицированных узлов и деталей.

 

Рисунок 2.2 Конструкция продольного суппорта шестишпиндельного автомата модели 1А290-6

Точность перемещения суппорта во многом зависит от конструкции выбранных направляющих. В современных автоматах и полуавтоматах при- меняют различного типа направляющие скольжения: призматические или треугольного профиля ласточкина хвоста; плоские или прямоугольного профиля, цилиндрические.

На рис. 2.3 приведены примеры направляющих суппортов современных

автоматов и полуавтоматов.

Рисунок. 2.3. Примеры направляющих поперечных суппортов современных автоматов и полуавтоматов

На рис. 3, а показан нижний поперечный суппорт автомата модели

1265-6. Автомат имеет шесть поперечных суппортов, перемещающихся в призматических направляющих. Каждый суппорт имеет независимый привод от распределительного вала. Верхняя направляющая суппорта 1 неподвижно закреплена на корпусе; нижняя направляющая 2 регулируется при помощи двух винтов, завинченных в пальцы. После регулировки направляющие надежно закрепляются двумя винтами.

На рис. 3, б показан копировальный суппорт полуавтомата модели 1722. В продольном направлении он перемещается по прямоугольным направляющим

1 станины. Для регулирования зазора в вертикальных плоскостях стыка направляющих служит планка прямоугольного профиля и постоянной толщины. При выборке зазора планку поджимают несколькими винтами.

Направляющие в форме ласточкина хвоста приведены на рис. 3, в. Такого типа направляющие используют в поперечных суппортах автоматов фасонно-продольного точения, в поперечных суппортах полуавтоматов модели

172 и др. Регулировка зазора осуществляется с помощью клина 3.

Цилиндрические направляющие получили широкое применение в продольных суппортах многошпиндельных автоматов.

Каждая из конструктивных форм направляющих имеет достоинства и недостатки.  Призматические направляющие реже повреждаются мелкой стружкой, которая легко скатывается с наклонных граней, и обладают спо- собностью саморегулироваться. С другой стороны, на них плохо удерживается смазка. Изготовление, пригонка и ремонт призматических направляющих сложнее, чем плоских. Их износ меньше влияет на точность работы станка, чем износ направляющих прямоугольного профиля.

Преимущества направляющих с профилем в форме ласточкина хвоста

 простота регулировки, которая производится с помощью лишь одной планки или клина, и удобство применения в качестве направляющих для вертикальных перемещений. Изготовление и контроль направляющих в форме ласточкина хвоста сравнительно сложны.

Направляющие прямоугольного профиля проще всех других в отношении обработки и ремонта. Их несущие плоскости легко сделать широкими, а, следовательно, удельное давление – малым. При расположении в горизонтальной плоскости они хорошо удерживают смазку, но уступают призматическим направляющим в отношении опасности повреждения стружкой.

Цилиндрические направляющие обычно располагают горизонтально, причем обработка сопряженной направляющей, имеющей форму круглого цилиндра, значительно проще.

Учитывая необходимый цикл перемещения суппортов, их количество и

компоновку, принятую систему управления, при проектировании необходимо правильно выбрать тип привода.

Наиболее широкое применение в автоматах и полуавтоматах получил привод суппортов от дисковых или цилиндрических кулачков, так как он обеспечивает легкое получение различных циклов. Значительно реже применяется привод от рейки и ходового винта, которые требуют реверса в цепи привода и с их помощью трудно получить требуемую траекторию перемещения суппорта.

В токарных гидрокопировальных полуавтоматах, в силовых головках, в силовых столах и некоторых других станках получил применение гидравлический привод, который обеспечивает возможность получения различных циклов работы при больших усилиях подачи.

При использовании привода от дисковых или цилиндрических кулачков в качестве промежуточных передаточных механизмов получили широкое применение рычажные передачи. На рис. 2.4 приведены некоторые схемы рычажных механизмов для передачи движений от дисковых и цилиндрических кулачков. Сложность передаточных рычажных систем в некоторых случаях приводит к значительным трудностям при проектировании, изготовлении и особенно эксплуатации оборудования.

Рисунок 2.4. Схемы рычажных механизмов для передачи движений:

а – от дисковых кулачков; б – от цилиндрических кулачков