книги из ГПНТБ / Милевский Э.Б. Автоматизация процессов индексирования учеб. пособие для студентов машиностроит. специальностей

©

Рис. 4. Конструкции устройств для компенсации изиосов передних и задних опор шпиндельных блоков

13

На точности работы автомата сказываются зазоры между блоком и его опорами, которые могут вызвать перекос блока и его заклинивание под действием сил резания или при повороте блока: с целью компенса­ ции и снижения влияния зазоров увеличивают расстояние между опора­ ми блока 3 0 и ПО, т. е. увеличивают длину блока L (например, выне­ сением одной из опоры за пределы блока, рис.4, ж, з ) , а также зажи­ мом блока в процессе обработки.

На точность работы автомата сказывается износ направляющих опор блока, особенно передней опоры, расположенной вблизи места об­ работки деталей: при износе ось блока опускается. В некоторых конст­ рукциях (рис. 4, з) износ направляющих передней опоры компенсирует­ ся за счет ее конусности (при этом осуществляется и затяжка блока пос­ ле поворота) или извлекают ее из конусной расточки с поворотом на задней опоре.

Для компенсации износа направляющих задние опоры обычно де­ лаются разрезными (рис. 4, б, в, г, д); износ компенсируется подтягива­ нием клеммы. Компенсация износа в конструкциях с разрезной опорой (рис. 4, г) производится подтягиванием конической шпильки, но ввиду того, что разрез расположен в вертикальной плоскости, таким подтяги­ ванием достигается лишь выбор радиального зазора, а опускание оси вращения блока не устраняется. Конструкция на рис. 4, в, в которой выбор зазора осуществляется с помощью бронзовых колодок, также не устраняет опускание оси блока: колодки вследствие разрыва масляной пленки интенсивно изнашиваются.

Удачна конструкция задних опор с горизонтальным разрезом и кли­ ном (4, д ). Здесь не только выбирается с помощью клина радиальный зазор, но и компенсируется опускание оси вращения шпиндельного бло­ ка (конструкция Шаумяна Г. А.).

Компенсация износа опор поворотных столов осуществляется в большинстве случаев за счет конусности центральной опоры. Для умень­ шения износа наружную поверхность блока шлифуют, а опорные — шли­ фуют или тонко растачивают и шабрят, при этом важную роль играет правильная смазка опор. Опорные поверхности не должны прорезаться на большой широте (канавки для масла, сухари фиксатора и т. д.), так как это нарушает целостность масляной пленки и увеличивает износ.

Ряд особенностей в конструкциях поворота и фиксации шпиндель­ ных блоков связано с величиной конечной скорости их поворота; если эта скорость больше нуля, то разрез задней опоры используется для по­ стоянной затяжки шпиндельного блока, что приводит к более интенсив­ ному износу задней опоры, а если конечная скорость равна нулю, то та­ кая затяжка не требуется.

Интенсивный износ опор шпиндельных блоков потребовал разработ­ ки ряда конструкций, которые бы компенсировали и снижали его: сю­ да относятся так называемые временные опоры.

Применяются две разновидности опор шпиндельного блока: посто­ янные и комбинированные. При постоянных опорах поворот блока про­ исходит на тех же направляющих, к которым он прижимается во время обработки изделий, при комбинированных — направляющие бывают no­

li

стоянными и временными. Применение самостоятельных временных опор для поворота блока способствует уменьшению износа опорных по­ верхностей блока и шпиндельной стойки, на которых он лежит при об­ работке изделей, следовательно, к повышению точности работы автома­ та при длительной эксплуатации.

Кулачок 2 (рис. 4, е) распределительного вала через рычаг 1 (или систему гидравлики) приподнимает блок на временной опоре с бронзо­ вым башмаком на незначительную величину (порядка 0,3-^-0,4 мм, что контролируется) и прижимает его к верхним опорам (часто два роли­ ка): в таком положении происходит индексация блока. Эта конструк­ ция предохраняет постоянные опоры блока от изнашивания при поворо­ те (модели 1261, 1225, 1240, 1265 и т. д.). Основной недостаток времен­ ной опоры — понижение устойчивости блока, т. к. он поворачивается всего на трех точках: снизу на башмаке и сверху на двух роликах. Ро­ лики, к которым прижимается блок в процессе подъема, и башмак смонтированы на эксцентриковых осях, что позволяет компенсировать износ роликов и башмака.

В других конструкциях поворот блока осуществляется на задней опоре с извлечением его во время поворота из конусной расточки пере­ дней опоры (рис. 4, з). При этом наиболее ответственная передняя опо­ ра не изнашивается, а износ задней опоры компенсируется с помощью клина.

Для устранения влияния зазоров в опорах блока, особенно для тя­ желых автоматов, целесообразно дополнительно прижимать блок к ос­ нованию (механически или гидроцилиндром) на время обработки изде­ лий: это используется на новых моделях автоматов.

Шпиндельный блок с конической передней опорой может зажима­ ться с помощью специального домкратного устройства (рис. 4, з), что обеспечивает надежный зажим и центрирование блока (аналогичные механизмы зажима применяются у револьверных головок), устраняет влияние зазоров в опорах и обеспечивает точность и чистоту обработки деталей на автомате. Усилие затяжки блока около 10— 15 тонн. Перед началом индексирования блок выталкивается из конусной передней опо­ ры осевой составляющей усилия косозубых колес, находящихся в цепи поворота блока, и затем поворачивается. После окончания поворота от кулачка распредвала через рычаги и зубчатый сектор осуществляется поворот гайки домкратного устройства, а следовательно, и затяжка бло­ ка в конусной опоре.

Одной из основных задач при конструировании шпиндельных бло­ ков является уменьшение их габаритных размеров. Значительные габа­ риты блока, особенно его наружного диаметра, увеличивают момент инерции блока и уменьшают допустимую скорость его поворота. Выб­ ранный диаметр блока или стола должен обеспечивать достаточную удобную и жесткую компановку суппортов, головок и других узлов станка и легкий доступ к ним.

Точность работы автомата тем больше, при прочих равных условиях, чем меньше диаметр окружности, на которой расположены оси шпинде­ лей или зажимных устройств; минимальный диаметр выбирается с уче­

15

том прочности стенок между шпинделями, условий отвода тепла от шпин­ делей и удобства эксплуатации. Наружный диаметр блока в значитель­ ной мере определяется размерами подшипников опор шпинделя.

Диаметр блока и диаметр окружности, на которой располагаются оси расточек под подшипники шпинделей, ориентировочно определяются из простых геометрических соотношении (рис.5, а ).

Рис. 5. Конструктивные схемы блока (а), стола (б), мальтийского механизма (а)

Примечание. Предположим, что г\ — радиус окружности растачивания иод шпинде­ ли, г2— радиус окружности растачивания под центральную трубу или колонну, а — ши­ рина перемычки между отверстиями по радиусу, h — ширина перемычки между соседни­ ми отверстиями под шпиндели по хорде. Для 4-х шпиндельного автомата наблюдается неравенство: (гt -j_г2 а) Z (2r, -J-Л), т. е. размещение шпинделей, а следовательно, и

диаметр шпиндельного блока определяются минимальными конструктивными размера­ ми в радиальном направлении, и при данных величинах г, и г2 зависят от минимально допустимой величины а.

16

деленной степенью точности, поэтому угол фактического поворота опре­ деляется:

Механизмы поворота обычно конструируются так, чтобы отклонение- б(2а) было односторонним; в этом случае фиксирующее устройство, оп­ ределяющее конечное положение стола, довертывает его в одном опре­ деленном направлении.

При выборе знака углового отклонения б (2а) необходимо учитывать направление вращения при повороте, направление вращения централь­ ного приводного колеса, а также конструкцию и метод фиксирования стола, причем при совпадении этих направлений величину а необходи­ мо брать с минусом. В новых моделях автоматов чаще применяют двой­ ное фиксирование, которое также основано на повороте с положитель­ ным угловым отклонением.

Столы ротационных автоматов вращаются с небольшой скоростьюнепрерывно, и их число оборотов определяется временем Тц технологи­ ческого цикла обработки детали. По величине Тц выбирают число по­ следовательных позиций q с учетом времени, необходимого на загрузку

где пк — число оборотов карусели в минуту.

Примечание. Например, число оборотов ротационного стола при ручной загрузке ко­ леблется при 4 позициях от 0,5 до 2,5 в минуту, а при 12—от 0,17 до 0,85 в минуту. Ряд автоматов имеют еще более низкое число оборотов. Вследствие этого привод вра­ щения стола должен иметь большую редукцию (чаще червячные передачи, цилиндри­ ческие) .

Применение косозубых колес в кинематической цепи поворота сто­ ла обеспечивает плавность поворота, однако в случаях, когда не преду­ смотрена компенсация опускания стола по мере износа опор, нарушает­ ся правильность зацепления колес (это не наблюдается для червячной- и цилиндрической передачи).

Наладка на различные числа оборотов стола производится с помо­ щью зубчатых колес. Привод поворота стола монтируется в основании станка, что не лимитирует размеры зубчатых колес и валов.

18

Чтобы создать благоприятные условия для поворота, необходимо прилагать усилие на максимальном радиусе, уменьшать по возможнос­ ти поворачиваемые массы и угловое ускорение. Если в блоке или столе непредусмотрено устройство для приподнимания, то механизм поворо­ та необходимо располагать так, чтобы усилие поворота разгружало опорные поверхности.

При ручной загрузке диаметр стола D = 2R (рис. 5, б) можно ориен­ тировочно определить, исходя из времени загрузки материала в каждой позиции із и расстояния /г, в пределах которого рабочий обслуживает станок не сходя с места:

JJ _____ft [ K {tx-\-tg) + 1 ] jiR • /3

где К — технологическая производительность в шт/мин.-, tx — время холостых ходов (кроме ручной загрузки).

При проектировании механизма поворота стола необходимо учиты­ вать реактивный момент М, возникающий при вращении шпинделя. Во избежание излишней затраты мощности (зачастую, в несколько раз), следует вращать стол в сторону вращения центрального зубчатого ко­ леса привода шпинделей. Значение реактивного момента М = 2Р.

На рис. 5, б стрелка Мр обозначает силу сопротивления резанию или сборки. Такая же сила, но противоположная по направлению, бу­ дет приложена к столу со стороны приспособления, на котором крепит­ ся деталь. При таком выборе направления вращения стола реактивный момент М при расчете мощности привода можно не учитывать.

В автоматических линиях поворотные столы нашли применение в системах сквозного транспортирования для поворота изделий на 90° или 180° при многосторонней обработке.

Обычно поворотные столы в рабочем положении зажимаются спе­ циальными устройствами, однако в малых агрегатных станках надоб­ ность в зажиме стола отсутствует. Для того чтобы силовые головки не могли начать работу до фиксации стола в новом рабочем положении, предусмотрен микропереключатель, который связан с фиксатором.

Д е л и т е л ь н ы е с т о л ы относятся к поворотным столам и приме­ няются для позиционной обработки. Детали на них обычно закрепляют­ ся в сменных наладках.

Делительные столы отличаются по диаметру, по конструкции их ме­ ханизмов и по приводу. Большинство делительных столов выполняется с ручным приводом, однако для массового и крупносерийного производ­ ства с целью полной или частичной автоматизации цикла работы при­ способления столы снабжаются пневматическим, гидравлическим, элек­ трическим и комбинированным приводом.

Например, с помощью полуавтоматических делительных столов ав­ томатически выполняются следующие элементы рабочего цикла: расфик-

С целью возможности деления окружности на любое число частей, столы снабжаются сменными делительными дисками, причем быстрота переналадки весьма необходима в мелкосерийном производстве при об­ работке на одном столе нескольких деталей.

Двухпозиционные делительные столы прямоугольной формы пред­ назначаются для обработки деталей в двух одинаковых приспособлени­ ях, установленных на концах стола; во время обработки детали в од­ ном приспособлении — в другом устанавливают новую деталь.

Делительные столы состоят из тех же основных частей, что и упро­ щенные делительные головки (делительные механизмы), хотя и имеют различное конструктивное оформление. Общими для них являются кор­ пус, поворотная часть, делительный механизм (диск и фиксатор), меха­ низм зажима поворотной части перед обработкой.

Существенное отличие делительных головок от делительных столов заключается в том, что установка и зажим обрабатываемых деталей в головках обычно производится в центрах (при наличии задней бабки), в трехкулачковых патронах, в цангах и других центрирующих механизмах, смонтированных на шпинделе головки, а на делительных столах — в спе­ циальных приспособлениях и наладках, так как обрабатываются более громоздкие и крупные детали или несколько деталей одновременно.

Делительные столы как и головки проектируются с горизонтальной и вертикальной осью шпинделя.

При переходе от мелкосерийного производства к крупносерийному с высокой степенью автоматизации необходимо предусматривать многопозиционную и скоростную осевую обработку, что приводит к замене перекладных и накладных кондукторов поворотными приспособлениями: столами и стойками.

Обычно поворотные приспособления с вертикальной осью называются столами, а с горизонтальной — стойками (одноопорные и двухопорные).

Столы и стойки состоят из корпуса (неподвижная часть) и планшай­ бы (поворотная часть). Углы поворота и деления отсчитываются с по­ мощью фиксаторов. На поворотной части стола или стойки монтируют­ ся сменные наладки для базирования и закрепления заготовок.

Одно- и двухопорные стойки применяются для позиционной обра­ ботки отверстий с различных сторон заготовки, причем одноопорные—■ для наладки с заготовками, допускающих консольное закрепление на по­ воротной планшайбе, а двухопорные — для крупных деталей, где кон­ сольное'закрепление невозможно и требуется вспомогательная поддер­ живающая стойка (монтируется с основной стойкой в направляющих на общей плите), причем допускает разную величину разводов стоек.

' Примечание. Все поворотные устройства типа столов, барабанов или блоков уста­

навливаются на опорах типа качения, скольжения или комбинированных (качения и скольжения). При этом необходимо иметь в виду, что долговечность и надежность по­ воротных узлов резко снижаются из-за ударов, возникающих в период уменьшения ско­ рости поворота. Особенно часто такие удары наблюдаются при повороте узлов на опо­ ре качения. С целью снижения влияния этих ударов на поворотные узлы последние не­ обходимо постоянно или периодически притормаживать; это предотвращает также воз­ можность двойного поворота узла. Величина тормозного момента выбирается по экспе­ риментальным данным.

20