Токарные автоматы и полуавтоматы

Автомат – станок, автоматически и многократно выполняющий все рабочие и вспомогательные элементы цикла обработки детали, кроме наладки;

Полуавтомат – станок с автоматическим циклом, повторяемым при участии рабочего.

Автоматы и полуавтоматы предназначены для изготовления деталей с использованием нескольких инструментов в крупносерийном и массовом производстве.

Подразделяют по:

назначению:

- универсальные;

- специальные;

числу шпинделей:

- одношпиндельные;

- многошпиндельные;

расположению шпинделей:

- горизонтальные;

- вертикальные;

виду обрабатываемой заготовки:

- прутковые;

- патронные.

Одношпиндельные автоматы подразделяют по способу обработки на:

- фасонно-отрезные;

- продольного точения;

- токарно-револьверные.

Многошпиндельные полуавтоматы по принципу обработки делятся на:

- параллельного действия;

- последовательного действия.

Фасонно-отрезные автоматы

Рис. 1. Схема работы пруткового фасонно-отрезного автомата: 1 – заготовка; 2 – поперечные суппорты, несущие фасонные и отрезные резцы; 3 – упор.

Для обработки сравнительно простых деталей небольшой длины в массовом и крупносерийном производстве.

Станок имеет два-четыре суппорта, перемещающихся только в поперечном направлении и несущих фасонные и отрезные резцы. Материал подается с помощью механизма подачи до соприкосновения с подвижным упором.

Рис. 2. Общий вид фасонно-отрезного автомата: 1 – основание; 2 – станина; 3 – откидной кожух; 4 – поперечные суппорты; 5 – шпиндельная бабка; 6 – электродвигатель.

Обработка заготовок ведется из труб и прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений.

На фасонно-отрезных автоматах малого типоразмера в качестве исходного материала используется проволока, свернутая в бунт.

Проволока во время обработки не вращается и имеет только периодическое продольное перемещение в момент ее подачи вперед для обработки следующей заготовки.

Заготовка обрабатывается вращающейся головкой с резцами, перемещающимися в поперечном направлении с независимой друг от друга подачей.

Рис. 3. Схема работы фасонно-отрезного автомата: 1 – задний зажим; 2 – шпиндельная бабка; 3 – вращающаяся резцовая головка; 4 – передний зажим; 5 – заготовка; 6 – средний зажим; 7 – салазки; 8 – ролики для правки; 9 - бунт

Рис. 4. Схема обработки заготовки

Рис. 5. Типовые детали

Рис.6. Кинематическая схема

Диаметр сменного шкива Ф, которым настраивают частоту вращения резцовой головки (Nр.г.) в соответствии с требуемой скоростью резания, определяют из уравнения кинематического баланса цепи главного привода

Передаточное отношение сменной пары зубчатых колес a/b находят из уравнения кинематического баланса цепи привода распределительного вала (Nр.в.) 

АВТОМАТЫ ПРОДОЛЬНОГО ТОЧЕНИЯ

Предназначены для изготовления деталей из сталей различных марок, цветных металлов и сплавов с высокой точностью: по диаметру – по 6- 8 квалитетам; по длине – не ниже 8 квалитета.

Отличительная особенность автоматов продольного точения – пруток кроме вращательного движения имеет вместе со шпиндельной бабкой продольное перемещение (рис. 7).

Рис. 7. Схема работы автомата продольного точения: 1, 9 – горизонтальные суппорты; 2, 3, 5 – вертикальные суппорты; 4 – неподвижный люнет; 6 – шпиндельная бабка; 7 – груз; 8 – толкатель; 10 – балансир; 11 – ось; 12 - кулачок

Все суппорты автомата, которых может быть четыре или пять, расположены веерообразно вокруг обрабатываемого прутка. Они имеют только поперечное перемещение. При согласованном перемещении шпиндельной бабки с прутком и поперечных суппортов на этих автоматах можно без применения фасонных резцов обрабатывать конические и фасонные поверхности.

Все суппорты с резцами располагаются в непосредственной близости от люнета, благодаря чему на автоматах продольного точения можно обрабатывать с высокой точностью достаточно длинные заготовки малого диаметра (d =20÷30).

Рис. 8. Схема обработки заготовок на автомате продольного точения

Рис. 9. Кинематическая схема автомата продольного точения 1Б10П

Уравнение кинематического баланса цепи привода главного движения без учета проскальзывания плоскоременных передач будет

Уравнение кинематического баланса цепи привода подач без учета проскальзывания плоскоременных передач будет

ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЕ АВТОМАТЫ

Предназначены для изготовления деталей из различных сталей, цветных металлов и сплавов по 9-11 квалитетам. Обработка ведется из холоднотянутого калиброванного круглого, квадратного и шестигранного пруткового материала.

Шпиндель обеспечивает более быстрое левое вращение, при котором выполняется большинство рабочих операций, и медленное правое вращение, при котором производят нарезание резьбы, развертывание и некоторые другие операции.

Рис. 10. Схема работы токарно-револьверного автомата: 1 – шпиндельный блок; 2 – шпиндель; 3 – поперечные суппорты; 4 – револьверная головка; 5 – револьверный суппорт; 6 – регулируемый упор; 7 - пруток

Рис. 11. Компоновка токарно-револьверного автомата: 1 – шпиндельная бабка; 2 – револьверный головка; 3 – продольный суппорт; 4 – основание; 5 – ограждение; 6 - станина

МНОГОШПИНДЕЛЬНЫЕ ТОКАРНЫЕ АВТОМАТЫ

Рис. 12. Схема работы многошпиндельного токарного автомата: 1 – шпиндельный блок; 2 – поперечные суппорты; 3 – вал; 4 – направляющая гильза; 5 – продольный суппорт; 6 – шпиндели; 7 – общее центральное колесо;

Рис. Примеры компоновки поперечных суппортов многошпиндельных автоматов: а – автомат модели 1А240-4; б – а б полуавтомат модели 1265ПМ-6; в – автомат типа Gildemeister DAM 6x25; г – автомат типа New Bretain 326

Они могут иметь четыре, шесть (рис. 12) или восемь шпинделей 6, расположенных по окружности в едином шпиндельном блоке 1 и получающих вращение с одинаковой частотой от главного привода через вал 3 и общее центральное колесо 7. Периодическим поворотом шпиндельного блока шпиндели переводятся из одной позиции в другую. Режущие инструменты устанавливаются на индивидуальных для каждой позиции поперечных суппортах 2 и на общем для всех позиций продольном суппорте 5, перемещающимся по направляющей гильзе 4.

Этот суппорт выполнен в виде многогранника с числом граней, равным количеству позиций, на которых и располагаются державки с инструментами.

Обработка заготовки производится различными группами режущих инструментов при последовательном прохождении шпинделя через все позиции автомата. На последней позиции происходит отрезка готовой детали и подача прутка для изготовления следующей детали.

Автоматы, на которых заготовки обрабатываются по схеме на рис. 12, получили название автоматов последовательного действия.

Восьмишпиндельные автоматы этого типа имеют две позиции, на которых может производиться подача и зажим материала и, соответственно, поворот шпиндельного блока может осуществляться сразу на две позиции. Это позволяет последовательно обрабатывать заготовки простых деталей на половине позиций и снимать с автомата за цикл работы сразу две готовые детали.

Шестишпиндельные автоматы также могут выпускаться для параллельной обработки двух потоков заготовок, однако в отличие от восьмишпиндельных они не могут быть перенастроены на однопоточный режим.

В автоматах параллельного действия заготовки на всех позициях обрабатываются только одной группой инструментов и поэтому за цикл работы на них получают столько готовых деталей, сколько рабочих позиций имеет автомат. Назначение и область их применения те же, что и у одношпиндельных фасонно-отрезных автоматов.

Рис. 13. Компоновка многошпиндельного автомата: 1 – станина; 2 – дополнительная стойка; 3 – направляющие трубы; 4 – шпиндельный блок; 5 – траверса; 6 – задняя стойка; 7 – продольный суппорт; 8 – поперечный суппорт

ОДНОШПИНДЕЛЬНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ

Одношпиндельные токарные полуавтоматы предназначены для обработки в массовом и крупносерийном производстве многоступенчатых валов, ступенчатых втулок, блоков зубчатых колес и других подобных деталей из штучных заготовок из различных сталей, цветных металлов и сплавов.

Три группы:

• многорезцовые;

• копировальные;

• многорезцовые копировальные.

Рис. 14. Схема работы многорезцового токарного полуавтомата: 1 – передняя бабка; 2 – заготовка; 3 – поперечный суппорт; 4 – задняя бабка; 5, 9 – упор; 6, 8 – планки; 7 – ролик; 10 – неподвижная линейка; 11 – пружины; 12 – продольный суппорт

Рис. 15. Схема работы копировального полуавтомата 1, 4, 10, 11 – гидроцилиндр; 2 – каретка; 3 – копировальный суппорт; 5 – резец; 6 – копировальная головка; 7 – щуп; 8 – копир; 9 – пиноль; 12 – поперечный суппорт; 13 – пружина; 14 – ролик; 15 – ползун; 16 – заготовка;

Рис. 16. Схема работы многорезцового полуавтомата

Рис. 17. Типовые схемы обработки на полуавтоматах этого типа: а – одним резцом; б – блоком резцов

МНОГОШПИНДЕЛЬНЫЕ ТОКАРНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ

Большинство деталей, изготавливаемых на этих полуавтоматах, имеет длину меньше диаметра и поэтому они закрепляются в патронах.

Многошпиндельные полуавтоматы выпускаются с горизонтальным и вертикальным расположением рабочих шпинделей.

Горизонтальные полуавтоматы строятся на базе аналогичных моделей многошпиндельных автоматов и поэтому большинство их узлов и механизмов имеет такую же конструкцию и рабочие характеристики.

Вертикальные многошпиндельные токарные полуавтоматы по принципу своей работы могут быть параллельного и последовательного действия.

Рис. 18. Схема работы вертикального многошпиндельного автомата параллельного действия: 1 – карусель; 2 – суппорты; 3 – группа кулачков; 4 – колонна; 5 - основание

Обработка заготовки от начала до конца производится на одной позиции и только одной группой инструментов за время почти полного оборота карусели. Готовая деталь снимается с полуавтомата после каждого поворота карусели на одну позицию. Съем готовой детали и установка заготовки производятся на этих полуавтоматах или на ходу во время прохождения зоны загрузки или с остановкой в данной позиции. В позиции загрузки (зоне) шпиндель не вращается, а суппорт отходит в верхнее положение. Для облегчения условий работы в этой зоне предусматривается специальное подъемное устройство.

Технологические возможности полуавтоматов этого типа ограничены и поэтому на них обрабатываются более простые заготовки.

Рис. 19. Схема работы вертикального многошпиндельного автомата последовательного действия: 1 – патрон; 2 – суппорты; 3 – колонна; 4 карусель; 5 - основание

Обработка заготовок на вертикальных полуавтоматах последовательного действия (рис. 19) производится несколькими группами инструментов, закрепленных на суппортах 2, которые размещены на гранях неподвижной колонны 3. Заготовки крепятся в патронах 1 вращающихся вертикальных шпинделей, расположенных по окружности в общем шпиндельном блоке в виде поворотного стола 4, который периодическим поворотом относительно неподвижных оснований 5 и колонны 3 осуществляет смену позиций.

За один оборот стола заготовка последовательно проходит через все позиции, подвергаясь полной обработке, и после каждого поворота стола на одну позицию с полуавтомата снимается готовая деталь. Вращение шпинделей в каждой позиции осуществляется от индивидуальных приводов, а при смене позиций и в позиции загрузки они не вращаются. Поперечных суппортов на вертикальных полуавтоматах нет и для получения в отдельных позициях полуавтоматов последовательного действия поперечной подачи инструментов используются специальные суппорты, в которых продольное перемещение преобразуется в поперечное.