Продовження теми 7
Тема : Складальні пристрої для верстатів з ЧПК та автоматичних ліній
План : 1 Призначення та особливості
2 Пристрої дня установки, закріплення та направлення ріжучого інструменту
3 Основні типи допоміжного інструменту і вимоги до нього
4 Засоби суміщення часу зміни заготовок з часом роботи верстата
/2, с. 234-248; 3, с.41-43; 57-61/
Механізація і автоматизація є основними напрямами в проектуванні пристосувань. Механізація і автоматизація верстатних пристосувань дозволяють звільнити робочої від важкого ручної праці, підвищують продуктивність, полегшують працю, вивільняють значне число робітників. Залежно від масштабу виробництва проводиться часткова або повна автоматизація пристосувань.
Частково автоматизують наступні прийоми роботи; завантаження заготівок в робочу зону пристосування; базування заготівок, тобто доведення їх базових поверхонь до повного контакту з настановними елементами пристосування; закріплення і відкріплення заготівок; обертання, фіксацію і кріплення поворотних (або пересувних) частин пристосувань; знімання і виштовхування заготівок після обробки; вимірювання деталей в процесі обробки; очищення від стружки.
У автоматичних пристосуваннях всі прийоми, починаючи від завантаження і базування і кінчаючи зніманням оброблених деталей, виробляються без участі робітника. У напівавтоматичних автоматизується тільки частина прийомів.
Автоматизація пристосувань в більшості випадків заснована на застосуванні пневматичних, пневмогідравлічних, механічних, електричних або гідравлічних приводів, керованих через кінцеві вимикачі, робочими органами верстата, що переміщаються (шпінделем свердлувального верстата, супортом токарного верстата, столом фрезерного верстата і т. д.).
Автоматизація циклу роботи верстата, доповнена автоматизацією циклу роботи пристосування, дозволяє перетворити звичні універсальні верстати на напівавтомати і автомати, а це, у свою чергу, забезпечує значне підвищення продуктивності праці і можливість багатоверстатного обслуговування. Наприклад, якщо токарні напівавтомати або безцентрово-шліфувальні верстати оснастити завантажувально-розвантажувальними пристосуваннями, то вони стануть автоматами, а універсальні круглошліфувальні верстати при установці на них вимірювальних пристроїв для автоматичного контролю розмірів в процесі обробки — напівавтоматами. Тому механізація і автоматизація парку верстатів, що є на заводах, є могутнім резервом підвищення продуктивності праці.
У автоматизованих пристосуваннях повинна бути повністю виключена можливість неправильної установки заготівки. Для цього застосовують блокувальні і запобіжні пристрої, контрольні упори (у автоматичних лініях), які при неправильному положенні заготівки зупиняють верстат.
На автоматичних лініях використовують пристосування стаціонарні і пристосування-супутники.
Стаціонарні пристосування автоматичних ліній виконують ті ж функції, що і звичні пристосування. Їх вмонтовують на окремі агрегати автоматичної лінії. У них подають, встановлюють, закріплюють, обробляють, відкріпляють і передають на транспортуючий пристрій заготівки.
Відмінною рисою цих пристосувань, є те, що вони повинні забезпечувати правильну установку заготівок при простих рухах транспортуючих пристроїв. Для цього опорні пластинки, як правило, є продовженням направляючих планок транспортуючого пристрою, а установчі пальці виконують висувними. Якщо установчі елементи нерухомі, то правильне положення заготівки забезпечується додатковими затискачами, забезпечуючими щільний контакт базових поверхонь - з установчими елементами.
Пристосування автоматичних ліній повинні бути надійними і безвідмовними в роботі. Тому в них часто передбачають автоматичний контроль правильного положення заготівки за допомогою пневматичних, електричних і інших датчиків. Велику увагу надають автоматичному очищенню пристосування від стружки. Затискний пристрій повинен бути надійним і самогальмуючий.
Більшість автоматичних ліній працює при базуванні деталі по площині і двом циліндровим отворам; так обробляють корпусні деталі. Якщо заготівка не має таких баз і її обробляють при установці в пристосуванні-супутнику, то саме пристосування-супутник базують по площині і двом отворам. При такому базуванні висувні установчі елементи (пальці і фіксатори) викликають збільшення погрішності установки заготівки. Тому до точності пристосувань для автоматичних ліній пред'являють підвищені вимоги. Для підвищення точності обробки слід надавати велику увагу збільшенню жорсткості пристосування і відсутності або зменшенню деформації заготівки під дією сил затиску.
Пристосування-супутники застосовують для обробки заготівок складної конфігурації. Всі стадії обробки виконують при одному закріпленні заготівки, чим забезпечується принцип постійності установчих баз. На початку лінії на супутник встановлюють і закріплюють заготівку, в кінці лінії її відкріплюють і знімають, а супутник повертають в початкове положення.
Переміщення пристосувань-супутників або оброблюваних заготівок по всіх агрегатах автоматичної лінії здійснюється за допомогою крокового або ланцюгового (рідше) конвеєра.
Механізація і автоматизація особливо необхідні при виконанні складальних робіт.
Одним з важливих етапів автоматичної збірки є орієнтування поверхонь однієї деталі, що сполучаються, відносно іншої з точністю, що забезпечує збираємість на базуючих пристроях складальних пристосувань. Деталі необхідно орієнтувати так, щоб при заданих допусках на розміри і відносні повороти. поверхонь, що сполучаються, можна було легко здійснити їх сполучення.
Тому до точності складальних пристосувань пред'являють жорсткі вимоги, особливо при автоматичній збірці деталей, сполучення поверхонь яких відбувається з дуже малими величинами гарантованого зазору і фаски.
Спеціалізовані налагоджувальні пристосування застосовують на фрезерно-свердлувальних і багатоцільових верстатах з ЧПУ в серійному і великосерійному виробництві для установки споріднених по конфігурації деталей. Спеціалізоване налагоджувальне пристосування складається з базової частини — комбінованого трьохкулачкового патрона (рисунок 1а) і комплекту змінних наладок, кулачків, опор і тяги, призначеної для установки заготівок деталей типу фланців, втулок, кілець при обробці отворів на свердлувальних верстатах з ЧПУ. У корпус 5 патрона вбудований гідроциліндр 7 двосторонньої дії, поршень 4 який сполучений за допомогою трьох важелів 3 з підставами 2 кулачків. Патрон базується відносно паза столу верстата штирями 6. Масло в гідроциліндр від джерела тиску поступає через швидкозмінні муфти 8 і 9. Змінні наладки-кулачки встановлюються по зубчастій основі 2 кулачків, а опори — Т-образним пазам. Для закріплення заготівок зверху швидкозмінною шайбою за допомогою тяги остання вгвинчується в вкладиш, який встановлюється у виточку отвору штока 4 поршня гідроциліндра. Точна відстань торців полиць 1 від патрона дозволяє встановлювати на верстаті два патрони впритул для обробки за програмою двох заготівок.
Приклади компоновок спеціалізованих налагоджувальних пристосувань показані на рисунку 1б—д. Заготівка 2 встановлюється на опорні планки, центрується і закріплюється трьома кулачками 3 (рисунок 1б) (на бічній проекції кулачки умовно повернені). Заготівка 1 центрується по внутрішній циліндровій поверхні змінними наладками — кулачками 2 (рисунок 1в). Заготівка 1 встановлюється по торцю і отвору на втулку 2. Затиск заготівки зверху здійснюється через відкидну шайбу 3 тягою 4, вгвинчуваної у вкладиш 5 штока 6 гідроциліндра (рисунок 1г). Якщо заготівка 1 встановлюється на цангу 2, то затиск її здійснюється через шайбу 3 тягою 4, вгвинчуваної у вкладиш 6 штока 7 гідроциліндра. При переміщенні штока головка тяги 4 натискає на цангу 2, переміщаючи її відносно конусної вставки 5. При цьому цанга, розтиснувшись, центрує, а потім закріплює заготівку (рисунок 1д).
Рисунок 1 - Спеціалізовані налагоджувальні пристосування для установки заготівок деталей типу фланців
У серійному виробництві при обробці на верстатах з ЧПУ заготівок невеликих розмірів декількома інструментами ефективно використовувати багатомісні спеціалізовані налагоджувальні пристосування з послідовною обробкою заготівок одним з декількох інструментів. Спочатку одним з інструментів послідовно обробляються однакові поверхні у всіх заготівках, потім здійснюється зміна інструмента і обробка ним цих же або інших поверхонь і т.д. Такий спосіб обробки різко скорочує час, що витрачається на додаткові переміщення (позиціонування) столу верстата. Проте цей час буде значно менше, ніж час, що витрачається на зміну інструменту. При цьому збільшується точність обробки, оскільки точність позиціонування столу вища точності повторної установки інструменту. Зменшується також знос хвостовиків інструменту і корпусного отвору шпінделя верстата. Так, наприклад, при обробці трьох отворів у фланцях трьома інструментами в одномісному пристосуванні необхідно 9 разів здійснити зміну інструменту. При обробці цих отворів в 10-місному пристосуванні кожного отвору послідовно одним інструментом вимагається міняти інструмент замість 9 разів всього лише 3 рази.
Точність обробки на верстатах значною мірою залежить від точності і жорсткості допоміжного інструменту. Найважливішою умовою підвищення ефективності верстатів є їх комплектація високоякісним стандартним допоміжним інструментом централізованого виготовлення.
Допоміжний інструмент для токарних верстатів повинен забезпечувати достатню жорсткість, високу точність і стабільність установки (базування і кріплення) ріжучого інструменту, виконання всіх технологічних переходів, передбачених технічною характеристикою верстата, швидкозмінність інструментів, міжрозмірну уніфікацію, настройку інструменту поза верстатом.
На центрових і патронно-центрових верстатах рекомендується застосовувати револьверні головки з кріпленням блоків ріжучого інструменту в пазах головок, на патронно-центрових і патронних — різцетримачі з циліндровим хвостовиком і нарізною лискою або з базуючою призмою.
Приєднувальні поверхні револьверних головок і різцетримачів уніфіковані по ГОСТ 24900.
Допоміжний інструмент з циліндровим хвостовиком діаметром 30, 40, 50, 60, 80 мм, з циліндровим хвостовиком і нарізною лискою, а також з базуючою призмою регламентований галузевими нормалями.
Розроблені три підсистеми допоміжного інструменту: інструмент для кріплення на свердлувально-розточувальних і фрезерних верстатах, інструмент з циліндровим базуючим хвостовиком для кріплення на токарних верстатах, інструмент з базуючою призмою для кріплення на токарних верстатах.
Система допоміжного інструменту припускає закріплення широкої номенклатури токарних різців (зокрема прохідних контурних, розточувальних прохідних і розточувальних контурних, різців для проточування канавок і ін.), свердел центрових, перових, спіральних, а також іншого осьового інструменту.
Підсистема допоміжного інструменту з базуючим циліндром включає праві і ліві різцетримачі для кріплення різців з квадратним або прямокутним перетином.
Підсистема допоміжного інструменту з базуючою призмою включає 4 різцетримачі для кріплення різців з квадратним або прямокутним перетином, а також, різцетримачі на яких можливо закріплювати оснащення, що має циліндровий хвостовик діаметром 25, 30, 40, 50 і 60 мм.
Для центрових або нескладних патронних робіт на токарно-гвинторізному верстаті застосовується інструментальна головка
Застосування інструментального шпінделя дозволяє здійснити на токарному верстаті фрезерування пазів, свердлення, зенкує отворів за програмою. При оснащенні верстата системою повороту шпінделя за програмою і відповідною системою ЧПУ можлива обробка не центральних отворів і фрезерування лисок. Револьверна головка встановлюється на хрестовому супорті токарного верстата з ЧПУ. У базових отворах планшайби револьверної головки закріплюються різцетримачі з інструментом. У будь-яке з базових отворів - діаметром 36 мм може бути встановлено інструментальний привід. При повороті планшайби револьверної головки інструментальний привід переміщається в робочу позицію, де він автоматично з'єднується з приводом, який повідомляє йому необхідну частоту обертання.
Частота обертання (від 63 до 1250 об/мин) інструментального приводу, що вимагається за програмою, з інструментом забезпечується блоком регулювання частоти обертання, який складається з восьми дроселів. Відключення кожного з дроселів або поєднання їх змінює витрату рідини, що поступає в гідродвигун від гідростанції верстата, частоту обертання гідродвигуна і відповідно шпінделя.
При невеликій номенклатурі виробів кількість інструментів, необхідних для обробки заготівок типу тіл обертання, не перевищує, як правило, 12. Вказані інструменти можуть бути встановлені в одній або двох револьверних головках. Проте при значній номенклатурі заготівок, що характерне для дрібносерійного виробництва, часто потрібна більша кількість інструментів, що викликає необхідність застосування магазина інструментів і автоматичної їх зміни. Розроблено декілька систем зміни інструменту. Принцип дії цих систем полягає у тому, що корпус інструменту залишається на верстаті, а заміні підлягають лише інструментальні державки з непереточуваними багатогранними пластинами, державки з осьовим інструментом, державки з щупами і ін. Змінні інструментальні державки (головки) мають невеликі габаритні розміри і масу (до декількох стільників грам), що дозволяє мати достатньо великий комплект інструментів без значного збільшення розмірів інструментального магазина.
Допоміжний інструмент для верстатів фрезерно-свердлувально-розточувальної групи повинен забезпечувати високу точність, мінімальну погрішність установки, високу жорсткість на всіх напрямках становлячих сил різання, вібростійку, швидкозмінність, надійність, легку і швидку настройку інструменту на необхідний розмір; універсальність, простоту конструкції і технологічність, мінімальну номенклатуру.
Для верстатів фрезерно-свердлувально-розточувальної групи і оброблювальних центрів розроблена система уніфікованого збірного допоміжного інструменту, призначена для компоновки інструментальних блоків, кожний з яких може бути використаний для конкретного технологічного переходу.
Уніфікація допоміжного інструменту ґрунтується на принципі взаємозамінності (елементи повинні компонуватися в блоках без додаткового пригону), раціонального розділення конструкцій інструментальних блоків на агрегати. Кожен агрегат виконує певну функцію і може багато разів використовуватися при створенні різних інструментальних блоків з необхідною точністю і жорсткістю з'єднання.
Здійснюється типова, розмірна і модифікаційна уніфікація: інструментів, що мають схожі розмірні параметри, але не відмінних конструктивним виконанням; однотипних інструментів, які мають різні основні розмірні параметри; конструктивних модифікацій, виконаних на основі типових рішень.
Перевагою збірного інструменту, як напрями уніфікації, є зменшення кількості окремих типів допоміжного інструменту; можливість переналагодження розмірів інструменту і регулювання довжини допоміжного інструменту; зменшення витрати металу.
Збірний інструмент дозволяє скоротити номенклатуру ріжучого і допоміжного інструменту.
Застосування інструментальних блоків з уніфікованого допоміжного інструменту забезпечує зниження вартості інструменту завдяки збільшенню серійності його випуску при скороченні номенклатури, раціональна витрата металу при виготовленні інструменту ступінчастої форми, зменшення витрати інструменту, попередню настройку осьових розмірів інструменту. Розроблена ВНІІ система уніфікованого допоміжного інструменту, а також стандартизація його приєднувальних поверхонь створюють сприятливі передумови для централізованого випуску інструментального оснащення, поліпшення забезпечення інструментами верстатів з ЧПУ.
У сучасних верстатах з ЧПУ, зокрема з автоматичною зміною інструменту, з'єднання ріжучого т допоміжного інструменту здійснюється за допомогою циліндрових і конічних хвостовіков.
Передача моменту, що крутить, тертям застосовується при використовуванні циліндрових хвостовіков або хвостовіков з конусами Морзе. Проте з'єднання з конусами Морзе у верстатах з автоматичною зміною інструменту не можуть одержати широкого застосування через нестабільність установки інструментів по довжині я необхідності великих зусиль для видалення інструменту з кожного кубла.
Найбільше поширення на багатоінструментальних верстатах з ЧПУ набули з'єднання допоміжного інструменту з шпінделем, в якому установка хвостовика інструменту здійснюється по конусній поверхні з конусністю 7:24, а передача моменту, що крутить, забезпечується з'єднанням шпони.
З метою уніфікації хвостовіков допоміжного т ріжучого інструментів розроблено галузевий стандарт. З урахуванням особливостей верстатів з ЧПУ, призначених для обробки корпусних деталей, хвостовики інструменту для них містять елементи, що забезпечують закріплення інструменту в шпінделі, а для верстатів з автоматичною зміною інструменту — елементи, що забезпечують захоплення пристрою для транспортування інструменту з магазина в шпіндель верстата і назад.
Для забезпечення взаємозамінності прийнятий конічний хвостовик інструменту конусністю 7 : 24 з основними розмірами, задовольняючий вимоги ІСО. З великого числа типорозмірів хвостовіков стандарт передбачає застосування двох типорозмірів(40 і 50) одного виконання (з V-образною канавкою на зовнішньому діаметрі фланця).
З урахуванням необхідності забезпечення точності, жорсткості, вібростійкій і експлуатаційній надійності кріплення ріжучого інструменту вибрані два методи його кріплення:
- нерегульоване в осьовому напрямі кріплення ріжучого інструменту з базуванням по призматичних, конічних, а також по циліндрових поверхнях перехідних втулок і облямовувань, закріплених в шпінделі верстата;
- регульоване в осьовому напрямі кріплення ріжучого інструменту з базуванням по циліндрових поверхнях патронів, закріплених в шпінделі верстата.
Допоміжний інструмент для свердлувальних верстатів.
До допоміжних інструментів для свердлувальних верстатів відносяться:
розрізні і звичні перехідні втулки для кріплення ріжучих інструментів, що вставляються в патрони або безпосередньо в кубло шпінделя верстата;
швидкозмінні патрони кулькові, кулачкові і інші з наборами змінних втулок;
патрони, що самовстановлюються, для розгорток;
патрони для закріплення мітчиків;
самоцентруючи патрони для дрібних інструментів (ГОСТ8522);
розточувальні, підрізні і канавочні скалки і головки,
Багато хто з допоміжних інструментів нормалізований. Проте продовжується розробка нових, досконаліших конструкцій. Нижче розглядаються основні різновиди допоміжних інструментів.