Курсовой проект
«Обработка деталей натокарных одношпиндельных автоматах: инновационный аспект»
Введение
Рассмотримнедостатки современного машиностроительного производства, имеющие системныйхарактер: дублирование разработок средств технологического обеспечения,избыточное разнообразие средства технологического обеспечения, неполное ихиспользование и т.д.
Для сведенияк минимуму этих недостатков необходимо воспользоваться модульной технологией – новымметодом построения машиностроительного производства.
Современныймашиностроительный комплекс – это сложившаяся в XX веке чрезвычайно сложнаясистема со своими законами развития. Большой удельный вес машиностроения средидругих отраслей промышленности делает его значимым в масштабе народногохозяйства страны. Развитие машиностроения происходило стихийно, что сделало егорасточительным в расходовании материальных, энергетических и трудовых ресурсов,отрицательно влияющим на экологию окружающей среды, инерционным к изменяющимсятребованиям общества, И чем дальше развивается машиностроение, тем сильнеепроявляются его негативные стороны.
В связи сэтим проблема совершенствования машиностроения приобретает первостепенноезначение. На современном этапе наблюдается разрозненное решение отдельных задачэтой проблемы: повышение производительности труда, качества изделий, снижениеих материалоемкости, внедрение ресурсосберегающих технологий и т.п. Такойподход в решении проблемы не может кардинально изменить существующее положениедел в машиностроении и требует проведения новой научно-технической политики.Необходим системный подход в решении этой проблемы, которая должна решатьсятак, чтобы одновременно удовлетворялись требования общества в целом ипотребности каждого предприятия в отдельности. Проведение такойнаучно-технической политики требует управления развитием машиностроительногокомплекса, для чего необходимо мести организационное начало в построениимашиностроительного производства. Решение этой задачи может бытьадминистративным, а должно базироваться на результатах исследования глубинныхзакономерностей машиностроения.
Решение этойпроблемы требует рассмотрения всех недостатков современного машиностроительногопроизводства, имеющих системный характер: дублирование разработок средствтехнологического обеспечения (технологических процессов, оборудования,оснастки); избыточное разнообразие средств технологического обеспечения; утрататехнологического знания; неполное использование возможностей средств технологическогообеспечения (технологического оборудования и оснастки); наступление моральногоизноса средств технологического оснащения раньше сроков их физического износа.Дублирование разработок средств технологического обеспечения заключается вследующем. Практически любое машиностроительное изделие на 50–70% состоит издеталей общего назначения: валы, оси, втулки, фланцы, шестерни, крышки, рычаги,планки, корпуса и т.п. Изделия также содержат много однотипных механизмов иустройств: шпиндельные узлы, подшипники, редукторы, типовые соединения деталей.Отсюда на каждом машиностроительном предприятии в масштабе машиностроительногокомплекса из общего числа номенклатуры изготавливаемых деталей и сборочныхединиц более 50% являются очень близкими, а нередко и одинаковыми по своемуконструктивному оформлению и техническим требованиям. В результате для ихизготовления на каждом предприятии дублируются разработки большинства средствтехнологического обеспечения. В конечном итоге практически на всехмашиностроительных предприятиях подавляющее большинство инженерно-техническихспециалистов ежегодно выполняют одни и те же работы, решают одни и те жезадачи.
Избыточноеразнообразие средств технологического обеспечения, которое непрерывно растет,заключается в том, что на разных предприятиях и в разных цехах одногопредприятия для изготовления близких или одинаковых изделий разрабатываетсяразное технологическое обеспечение. Это объясняется тем, что предприятияразличаются составом технологического оборудования, в разработках участвуютразные специалисты с разным уровнем квалификации и отсутствует информация обэтих разработках. В результате для изготовления каждого такого изделия (детали,сборочной единицы) могут быть разработаны десятки и сотни разныхтехнологических процессов и видов оснастки, а нередко и разное технологическоеоборудование. Внешне создается впечатление большой и нужной работы, так какувеличивается количество новых технологических процессов, оборудования иинструмента. Однако большинство из них представляют уже известные решения, а ихсопоставление по технико-экономическим характеристикам показывает, что они малоотличаются друг от друга по своей эффективности. Среди этого множествапопадаются и принципиально новые решения, которые могут дать большой эффект, нов этой массе решений они выпадают из поля зрения.
Итак, вместоконцентрации усилий высококвалифицированных кадров на создании принципиальноновых технологий и техники наблюдается распыление сил, бесконечное дублированиеработ, влекущее рост необоснованного разнообразия средств технологическогообеспечения. [4]
К современныммашинам и приборам предъявляются высокие требования по технико-эксплуатационнымхарактеристикам, точности и надежности работы. Эти показатели обеспечиваютсяжесткими требованиями к размерам и качеству обработанных поверхностей деталей. Поэтому,несмотря на большие достижения технологии производства высококачественныхзаготовок, роль обработки резанием и значение металлорежущих станков вмашиностроении непрерывно повышаются.
Современные металлорежущиестанки – это разнообразные и совершенные рабочие машины, использующиемеханические, электрические, электронные и гидравлические методы осуществлениядвижений и управления рабочим циклом, решающие сложные технологические задачи.
Станкостроениеразвивается как количественно, так и в качественном отношении. Непрерывноповышаются точность, производительность, мощность, быстроходность и надежностьработы станков. Улучшаются эксплуатационные характеристики, расширяютсятехнологические возможности, совершенствуются архитектурные формы станков.
Особоеразвитие получило использование в отраслях машиностроения станков с ЧПУ.Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль,сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации.
Станочныймодуль: станок – робот – тактовый стол – обеспечивает обработку заготовокширокой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной (безлюдной)технологии производства деталей машин и приборов.
Внедрение впроизводство ГПС, состоящих из комплекса станочных модулей разноготехнологического назначения, роботов и манипуляторов, средств контролякачества, транспортных систем с общим управлением производственным циклом отЭВМ, дает возможность в многономенклатурном многосерийном производствестимулировать НТП, быстрый с наименьшими затратами переход к новым, болеесовершенным образцам выпускаемой продукции. Создаются условия перехода ктрудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации ипроизводительности.
1. Общее понятие о токарных автоматах
Автоматомназывается станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательныедвижения, необходимые для выполнения технологического цикла обработкизаготовок, включая загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автоматасводиться к периодической наладке, подаче материала на станок и контролюобрабатываемых деталей.
Из автоматови полуавтоматов наибольшее распространение получили станки с кулачковымприводом. Автоматическое управление циклом этих станков осуществляется спомощью распределительного (кулачкового) вала. Обычно за один оборот валапроходит полный цикл обработки детали. [2]
Автоматизацияпредставляет собой совокупность мероприятий по разработке, созданию иприменению средств и систем управления, освобождающих рабочего частично илиполностью от непосредственного участия в процессе обработки заготовок, чтопозволяет существенно повысить производительность труда и качество выпускаемойпродукции.
Работаавтоматического устройства характеризуется цикличностью. Время каждого цикласлагается из рабочего и вспомогательного времени. Основное условие работыавтоматической машины – выполнение элементов цикла без вмешательства человека.В металлорежущих станках автоматизируют включение и выключение подач, быстрыеподводы и отводы частей станков, загрузку заготовок и т.д. Универсальныеавтоматы и полуавтоматы обеспечивают высокую производительность труда путеммаксимального совмещения всех вспомогательных и рабочих движений.
Совершенствованиеорганов управления рабочих машин способствует созданию и дальнейшему развитиюстанков, осуществляющих все движения по специальной программе – станков спрограммным управлением (ПУ). Эти станки отличаются быстрой переналадкой наизготовление другой детали, большим числом команд управляющего органа станка.Станки с ПУ служат базой для создания многоцелевых станков, имеющих наборбольшого числа инструментов, расположенных в специальном устройстве – магазине.Автоматическая рука поочерёдно устанавливает их в рабочий шпиндель дляпоследующей обработки. Технологическое оборудование можно компоновать вавтоматические линии, т.е. создавать систему автоматов, объединенные средствамитранспортировки и управления. Большое развитие получают автоматические линии,состоящие из агрегатных станков. Такие линии создают для обработки вполнеопределенных деталей. [1]
Автоматыможно разделить на три группы. Первая группа – автоматы, имеющие одинраспределительный вал, вращающийся с постоянной для данной настройки частотой.Вал управляет как рабочим, так и вспомогательными движениями. Для автоматовэтой группы характерна большая потеря времени при вспомогательных движениях,так как они выполняются при той же (медленной) частоте вращенияраспределительного вала, что и рабочие операции. Однако в автоматах малыхразмеров с небольшим количеством холостых движений применение такой схемыцелесообразно вследствие её простоты.
Вторая группа– автоматы с одним распределительным валом, которому в течении цикла сообщаютсядве частоты вращения: малая при рабочих и большая при холостых операциях. Такаясхема применяется в многошпиндельных токарных автоматах.
Третья группа– автоматы, имеющие, кроме распределительного вала еще и быстроходныйвспомогательный вал, осуществляющий холостые движения. [3]
По количествушпинделей автоматы делятся на одношпиндельные и многошпиндельные.
Шпинделемназывается главный вал металлорежущих станков, предназначенный длянепосредственной передачи вращения заготовке. Вместе с опорами он образуетшпиндельный узел – наиболее ответственный узел станка. От его точности, жесткостии износостойкости во многом зависит точность изготовления изделия.Конструктивные формы шпинделей различны. Они определяются характером установкии закрепления на нем инструмента и заготовки, типом применяемых опор.
Шпиндельпредставляет собой полый вал ступенчатой формы, обеспечивающий надежнуюустановку, закрепление и направление насаженных на него деталей. Передний конецимеет поверхности и элементы, предназначенные для установки, точногонаправления и закрепления заготовок или инструмента. Конструкции концовшпинделей различных станков стандартизированы. Заготовки устанавливаются изакрепляются в патронах или центрах. Планшайбы патронов жестко соединяются сконцами шпинделя. Планшайбы закрепляют с помощью резьбы. Для установки ицентрирования инструмента передние концы шпинделя снабжены конуснымиотверстиями или наружными конусами. У большинства станков отверстия шпинделейвыполнены по размерам конусов Морзе.
Дляизготовления шпинделей применяют стали 45, 40Х, 20Х и реже легированные сталидругих марок. Выбор материала и термическая обработка его определяютсяусловиями износостойкости посадочных мест для деталей, а при подшипникахскольжения так же условиями работы шеек шпинделя во вкладышах подшипника.
Техническиеусловия на шпиндели различных станков и конструкции их концов регламентированысоответствующими ГОСТами. [3]
1.1 Назначение, классификация и областьприменения
Станкитокарной группы, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режимах,предназначаются для обработки разнообразных поверхностей тел вращения изштучных или прутковых заготовок. Здесь широко используются высокоэффективныетехнологические способы обработки элементарных поверхностей: обработка широкимирезцами с поперечной подачей, обтачивание фасонными резцами наружных ивнутренних поверхностей, применение резьбонарезных головок и т.д. Применяетсяконцентрация обработки заготовки несколькими инструментами одновременно: двумяи более резцами, резцами и сверлом и т.п. Сочетание указанных и других приемовпозволяет быстро и точно вести обработку. Вместе с тем все эти инструментыдолжны вступать в работу в нужный момент, а одновременно работающие инструментыдолжны быть определенным образом расположены. Для обеспечения этого требуютсядополнительные затраты времени и материальных средств, что делает рациональнымиспользование подобного оборудования лишь при достаточно большой программевыпуска, т.е. в условиях массового, крупносерийного и серийного производства. Вэтих случаях сокращение времени обработки заготовок по сравнению с временемобработки на универсальных станках вполне компенсирует затраты на наладкуавтомата или полуавтомата и сокращает трудовые затраты на изготовление партиидеталей.
Одношпиндельныеавтоматы и полуавтоматы относят по классификации ЭНИМС к первому типу, амногошпиндельные – ко второму типу станков первой (токарной) группы, чтонаходит отражение в обозначении моделей этих станков: 1112, 1Б125, 1Д118, ПОЗА,1Ш6П, 1А225–6, 1К282, 1А240П-8, 1265М-8, 1283 и т.п.
Приизготовлении любых одинаковых деталей на данном станке может быть выделен такназываемый рабочий цикл, т.е. периодическая повторяемость отдельных действий идвижений. Здесь непосредственное воздействие исполнительного механизма наобъект обработки чередуется с действиями, не приводящими к изменению формы,свойств и размеров заготовки. Таким образом, время рабочего цикла Т можноразделить на время рабочих ходов tр и время холостых ходов tх:
T=tр+tх.
За время рабочегоцикла автомат или полуавтомат, как и любой другой металлорежущий станок,обрабатывает одну деталь. Способ осуществления рабочего цикла характеризуетстанок как автомат, полуавтомат или обычный станок, действующий срабочим-оператором.
Автоматом называетсясамоуправляющаяся рабочая машина, которая самостоятельно, без вмешательствачеловека осуществляет все действия рабочего цикла и нуждается лишь в наладкедля выполнения заданного технологического процесса и периодическом контроле.Если для повторения рабочего автоматического цикла требуется вмешательстворабочего (чаще всего для загрузки-выгрузки заготовок, деталей), то такой станокназывается полуавтоматом.
Токарныеавтоматы и полуавтоматы классифицируют по ряду признаков: степениуниверсальности, расположению шпинделей и их числу, виду заготовки и т.д. Повиду заготовки разделяют станки, обрабатывающие отдельные заготовки или пруток:патронные (штучная заготовка) и прутковые. Различают одно- и многошпиндельныеавтоматы и полуавтоматы с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделя(шпинделей). В ряде случаев используют автоматы или полуавтоматы узкогоназначения, например, для обработки шеек коленчатых или распределительныхкулачковых валов либо колец подшипников и других поверхностей или деталей.Другие автоматы и полуавтоматы позволяют обрабатывать широкую номенклатуруповерхностей и деталей – это станки-автоматы универсального вида.
Порасположению шпинделей автоматы и полуавтоматы подразделяют на горизонтальные ивертикальные. Иногда встречаются станки с наклонным расположением шпинделей. Повиду заготовки станки делят на прутковые, бунтовые и патронные. Для прутковыхавтоматов заготовками являются прутки, для бунтовых – проволока, свернутая вбунт, для патронных – штучные заготовки. Вид заготовки определяет вращениешпинделя или инструмента. Наибольшее распространение имеют токарные автоматы иполуавтоматы с вращающимся шпинделем. При обработке штучных заготовок автоматыоснащаются магазинами или загрузочными устройствами с автооператорами. Несимметричныеи громоздкие детали, а также детали из проволоки, свернутой в бунт,обрабатывают вращающимся инструментом.
По видуработы автоматы и полуавтоматы подразделяют на фасонно-отрезные (движениеподачи фасонного или отрезного происходит в поперечном направлении к осиизделия), продольные фасонные (движение подачи в продольном и поперечномнаправлениях), револьверные (движение подачи револьверной головки в продольномнаправлении), многорезцовые и копировальные. По принципу действиямногошпиндельные станки различают параллельного, последовательного,параллельно-последовательного и непрерывного действия. При параллельнойобработке одинаковые переходы выполняют одновременно на всех позициях дополучения одновременно всех деталей в готовом виде. При последовательнойобработке каждую деталь на шпинделе, переходя из одной позиции в другую,подвергают различным операциям различными инструментами. Припараллельно-последовательной обработке в одном автомате организуют два и болеепотока деталей. Непрерывное действие характеризуется загрузкой, обработкой исъемом детали при непрерывном вращении шпинделя.
По способууправления рабочим циклом автоматы и полуавтоматы подразделяют на три группы. Кпервой группе относят автоматы, у которых имеется один распределительный вал,равномерно вращающийся в течение цикла обработки. Рабочие и холостые ходавыполняются при неизменной скорости вращения распределительного вала. Ко второйгруппе относят автоматы с одним распределительным валом, имеющим при обработкедве скорости вращения: медленную на рабочих ходах и ускоренную на холостыхходах. Такой способ управления применяют в многошпиндельных автоматах иполуавтоматах. К третьей группе относят автоматы, имеющие распределительный ивспомогательные валы. Распределительный вал вращается медленно и управляетрабочими и холостыми ходами суппортов, вспомогательный вал вращается быстро иуправляет холостыми ходами остальных механизмов. [5]
Внаименовании станка отражаются основные признаки классификации:токарно-револьверный одношпиндельный прутковый автомат, токарныйодношпиндельный автомат продольного точения, токарный шестишпиндельныйгоризонтальный прутковый автомат, токарный восьмпшпиндельный вертикальныйполуавтомат, токарно-копировальный полуавтомат для обработки профиля кулачковраспределительного вала специализированный и т.п.
Основные узлыи рабочие движения токарных одношпиндельных полуавтоматов и работы, выполняемыена них. Одношпиндельные токарные полуавтоматы выпускаются с горизонтальным илиреже вертикальным расположением оси шпинделя. Часто они относятся в группетокарных станков к седьмому или восьмому типу (соответственно многорезцовые испециализированные станки), что отражается в обозначении модели станка: 1712,1708, 1А720 и т.д. Все полуавтоматы являются многорезцовыми станками, и общеечисло инструментов может доходить в наладке до нескольких десятков. Однако нанекоторых полуавтоматах, относящихся к копировальным, основной профиль деталиобразуется только одним резцом, а подрезание торцов и прорезание канавок – ещеодним или несколькими резцами. Все полуавтоматы этого типа делят, на три вида:многорезцовые, копировальные и многорезцово-копировальные.
Многорезцовыеполуавтоматы (мод. 1А730 и 1А720) по компоновке соответствуют обычным токарнымстанкам, но отличаются наличием двух суппортов: переднего или продольного изаднего или поперечного. Они предназначены для токарных работ при установкезаготовки в центрах; или патроне. На них обрабатываются цилиндрические иторцовые поверхности несколькими резцами в каждом суппорте. Их рациональноиспользуют в массовом и крупносерийном производстве для обработкимногоступенчатых валов, поршней, шкивов, блоков зубчатых колес и другихдеталей. Настройка частоты вращения шпинделя и подач суппортов осуществляется спомощью специальных колес. Жесткая конструкция станка позволяет вестимногорезцовую обработку инструментами с твердосплавным лезвием.
Копировальныеполуавтоматы (мод. 1712, 1722) позволяют вести обработку ври меньших мощностяхпривода, так как основной профиль обрабатывается всего одним-двумя резцами.Полуавтомат имеет гидравлический привод для перемещения суппортов и зажимазаготовки, а также гидрокопировальное устройство для воспроизведения профилядетали по копиру. Кроме копировального верхнего суппорта, имеется один-дванижних поперечных суппорта для прорезания канавок и подрезки торцов (рис. 100).
Компоновкаэтих полуавтоматов существенно отличается от компоновки многорезцовых: суппортырасположены почти вертикально (под углом 75° к горизонтальной плоскости), чтооблегчает обзор зоны обработки, встраивание полуавтомата в автоматическую линиюи оснащение его автоматическим загрузочным устройством.
Третьяразновидность одношпиндельных полуавтоматов – многорезцово-копировальные (мод.1708, 1713) – характерна наличием лучших признаков предыдущих двух видовполуавтоматов. Здесь копирование может вестись с одного-двух верхнихкопировальных суппортов, независимо каждым от своего копира, а поперечныеодин-два суппорта также могут действовать независимо многими резцами. К характернымузлам полуавтомата относится прежде всего гидрокопировальный суппорт.
/>
Рассмотримработу суппорта на примере гидрокинематической схемы копировальногополуавтомата 1722 (рис. 101).
/>
Заготовка 13,установленная в центрах, приводится во вращение от электродвигателя 1 черезкоробку скоростей 2. Верхний копировальный суппорт 8 с резцом получаетпродольное перемещение от гидроцилиндра 3, рабочая жидкость к которомупоступает по магистрали 5. Одновременно с суппортом начинает двигаться исоединенный с ним корпус следящего золотника 6. Щуп 9 золотника, одинаковойформы с резцом, постоянно прижат пружиной к копиру 10, соответствующему профилюдетали. Движение по горизонтальному участку копира не нарушает равновесия вгидроцилиндре 7, перемещающем в поперечном направлении s1 копировальныйсуппорт.
Снижение илиподъем профиля копира вызывают соответствующее перемещение щупа золотникаотносительно его корпуса. При этом жидкость из трубопровода 5 начинаетпоступать в полость над или под поршнем цилиндра 7, что приводит к перемещениюсуппорта по вертикали. Суппорт и корпус золотника жестко связаны и стремятсяпереместиться до равновесного положения, показанного на рисунке. Вытесняемая изцилиндра и золотника жидкость сливается через трубопровод 4 в бак. Режущаявершина резца получает движение вдоль оси детали Sпрод. или перпендикулярно кней Sl, либо сложное движение S. Это обеспечивает перемещениерезца по любому контуру.
Поперечныесуппорты 11 и 12 работают от копиров, перемещаемых гидроцилиндром. Гидросистемапривода поперечного суппорта осуществляет его возвратно-поступательноеперемещение. Управление ее работой осуществляется для выполнения таких команд,как удержание суппорта в исходном положении, ускоренный подвод суппорта кзаготовке, ускоренный отвод в исходное положение.
Гидросистемазажима заготовки пинолью задней бабки управляется от руки золотником-пилотом.
Основныеузлы, рабочие движения токарно-револьверного одношпиндельного автомата ивыполняемые на нем работы. Отечественная станкостроительная промышленностьвыпускает одношпиндельные токарно-револьверные автоматы для обработки заготовокиз прутка и штучных заготовок, с размером прутка круглого 12, 18. 25, 36, 40 мм,шестигранного 10, 15. 20, 30, 34 мм и квадратного 8, 13, 17, 25, 27 мм.Размер круглого прутка отражен в обозначении модели: 1Д118, 1Б125, 1Б140 и т.д.Конструкции этих автоматов имеют значительное подобие.
/>
Рассмотримавтомат мод. 1Б140 (рис. 102), предназначенный для изготовления в массовоми крупносерийном производстве деталей, требующих обтачивания, подрезанияторцов, сверления, зенкерования, нарезания резьбы и т.п. Загрузка нового пруткадлиной до 3000 мм осуществляется вручную, а в процессе работы автоматаподача и зажим прутка, как и другие холостые и рабочие ходы, осуществляютсяавтоматически.
Револьвернаяголовка 5 с шестью гнездами для инструментов имеет горизонтальную поперечнуюось поворота в револьверном суппорте 7. Суппорт имеет продольную рабочую подачуSп и может быстро отводиться от заготовки после завершения переходаобработки для смены инструмента в гнезде путем поворота головки на 1/6 частьоборота.
С четырехсуппортов – двух горизонтальных 1 и двух вертикальных 4 – можно обрабатыватьзаготовки с поперечной подачей Sпоп. На переднем горизонтальном поперечномсуппорте 1 расположен продольный суппорт, который может перемещаться под угломдо 90° к направлению движения переднего суппорта. Вращательное движение резанияполучает заготовка 2, зажатая в цанговый патрон и проходящая внутри шпинделя.Привод шпинделя осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачуи коробку скоростей с электромагнитными муфтами. Автоматическое изменениечастоты вращения шпинделя осуществляется командным аппаратом через электромуфтуи муфту обгона в коробке скоростей. Точение и сверление на автоматепроизводится при левом вращении шпинделя.
Все целевыеузлы и механизмы станка управляются от вспомогательного вала (с задней частистанка) и распределительного вала, приводимых во вращение от отдельногоэлектродвигателя через червячную пару. При настройке вращение осуществляется отмаховика 8. Автомат оснащен системой циклового программного управления,позволяющей программировать частоту вращения шпинделя, включениеэлектродвигателя привода приспособлений и торможение шпинделя.
Обработкадеталей ведется с револьверного и поперечных суппортов. По ходу технологическойоперации необходимо: подать пруток до упора и зажать его, менять в рабочейпозиции инструмент револьверной головки, осуществлять резание инструментомревольверного и поперечного суппортов и отводить их после выполнения обработки,реверсировать шпиндель станка и т.п. Для осуществления этих действий автоматимеет соответствующие механизмы и устройства, а также вспомогательный ираспределительный валы. По кинематической схеме (рис. 103) проследимработу цепи привода вращения вспомогательного VII и VIII и распределительногоXV и XVI валов от отдельного электродвигателя М2 через червячную передачу навал VI и муфту 72. Выключение этой муфты позволяет вращать вспомогательный валVII и VIII вручную маховиком 30, что необходимо при настройке станка.Постоянная частота вращения этого вала 2 об/с.
От червячнойпередачи 24 – 25 вращение получает командный аппарат 26, управляющийнаправлением и частотой вращения шпинделя путем переключения электромагнитныхмуфт в коробке скоростей и включением электродвигателя МЗ привода специальныхприспособлений в одной из позиций револьверной головки.
Муфты 73 и 74управляют барабанами 92 и 86 механизмов подачи и зажима прутка. Чтобыобеспечить эти действия (один раз за время обработки одной заготовки), муфтыпри включении их от упоров на барабанах 79 и 81 делают точно один (муфта 73)или точно два (муфта 74) оборота. На поворачивающихся барабанах 92 и 86 имеютсяпрофилированные пазы, перемещающие рычаги, которые приводят в соответствующееосевое согласованное движение обе цанги – подающую пруток и зажимную.
Звездочка 55цепной передачи 23 – 55 приводит в движение шнековый транспортер для уборкистружки.
Муфта 75 привключении от упора на барабане 80 распределительного вала делает точно дваоборота. При этом по цепочке колес 36–37–38 –39–40 через мальтийский механизм41–42 произойдет поворот револьверной головки на 1/6 оборота для введения врабочую позицию нового инструмента или набора инструментов в державке.
Через муфтуполучает вращение вторая часть вспомогательного вала – вал VIII с маховиком 30и колесами 31 и 52. От них распределительные валы – поперечный XV и продольныйXVI – могут «получать» медленное рабочее (от колеса 32) или быстрое холостое(от колеса 31) вращение.
На поперечномраспределительном валу XV расположены: кулачок 93 продольной подачиревольверного суппорта, червяк 45, барабан 90 приемного лотка готовых деталей ибарабан 91, управляющий муфтой 76 частоты вращения распределительного вала.
На продольномраспределительном валу XVI, кроме упомянутых элементов, расположены (слеванаправо): цилиндрический кулачок 78 подачи продольного суппорта и четыредисковых кулачка 82 – 85 поперечной по дачи четырех суппортов. На период подачипрутка и его зажима может подводиться от кулачка 88 на валу XVIII качающийсяупор. Он используется для установки жесткого упора при отсутствии свободнойпозиции револьверной головки.
/>
Револьверныйсуппорт (рис. 104) получает рабочую подачу от кулачка 7 через зубчатыйсектор 10 и рейку 9. При этом пружина в постоянно отжимает суппорт вправо,поджимая ролик толкателя 8 к кулачку. Для смены рабочей позиции головки 13необходимо быстро отвести суппорт вправо, что обеспечивается кривошипныммеханизмом 12, 11. В самом начале поворота кривошипа кулачок 3 через рычаг 5выводит из гнезда фиксатор 4, позволяя осуществить поворот револьверной головкимальтийским механизмом (крест 1, водило 2). Весь суппорт с широким зубчатымколесом получает возвратно-поступательное движение относительно неподвижного восевом направлении колеса z = 84. После смены рабочей позиции головки и подводанового инструмента к заготовке инструмент начинает резание за счет перемещенияревольверного суппорта от кулачка 7.
/>
Суппорты 3 и7 автомата (рис. 105) перемещаются от реек, приводимых в поступательноедвижение зубчатыми секторами 4 и 6 по прямоугольным направляющим станины 6 (см.рис. 102) или кронштейнов верхней передней части шпиндельной бабки 3автомата. Зубчатые секторы получают движение от распределительного вала 5 скулачками (рис. 105).; Горизонтальные (нижние) суппорты имеют повышеннуюжесткость в сравнении с вертикальными и служат для выполнения наиболеенагруженных операций обработки. На вертикальных суппортах выполняют отрезкудетали, проточку мелких канавок, снятие фасок и т.п. Передний горизонтальныйсуппорт 7 несет на себе продольный суппорт 2, что расширяет возможностиавтомата. Он перемешается по продольным направляющим параллельно оси шпинделяпри продольной обточке. На переднем поперечном суппорте имеются копирныепланки, между которыми перемещается ролик 1 приспособления для проточки конусовили простейших фасонных поверхностей.
Многошпиндельныетокарные полуавтоматы выполняются с горизонтальным и вертикальным расположениемшпинделей. Число шпинделей от 4 до 12 (чаще 4, 6и 8). Заготовками служат иликуски проката, или отдельные отливки, штамповки, поковки. На этих полуавтоматахосуществляется точение, сверление, нарезание резьбы, развертывание,протачивание канавок и т.п.
Одна изпозиций полуавтомата является загрузочной, а в других ведется обработкаповерхностей заготовки: всех (полуавтоматы параллельного действия) или части их(полуавтоматы последовательного действия). Каждая рабочая позиция обслуживаетсягруппами поперечных и продольных суппортов, причем последние могут бытьобъединены в единую конструкцию с одним приводом подачи. В ряде позиций напродольных суппортах устанавливаются инструментальные головки с отдельнымприводом главного движения. Заготовки зажимаются гидравлически в кулачковых илицанговых патронах.
/>
Рис. 6 –Схема работы многошпиндельных полуавтоматов
Полуавтоматыпараллельного действия (рис. 6, а) по существу представляют собойобъединение ряда изолированных одношпиндельных станков. Суппорты каждой группымогут вступать в работу постепенно или одновременно. В первом случае карусельнепрерывно вращается относительно колонны с кулачком, а во втором случаеповорот ее осуществляется сразу на угол, зависящий от числа шпинделей станка (45%60° и т.д.).
Количествопозиций полуавтоматов последовательного действия (рис. 6, б) позволяетосуществлять параллельную обработку двух одинаковых или разных деталейодновременно.
Рассмотрим вкачестве примера принцип работы и основные узлы вертикальных полуавтоматов мод.1К282 и 3283 с восемью шпинделями.
/>
Рис. 7 –Размер зоны обработки рабочей позиции
Рабочеепространство станка (рис. 7) включает восемь секторов-позиций. Каждую изпозиций, кроме загрузочной, можно рассматривать как станок, связанный с другимиуправлением, базовыми деталями, общим приводом. На станке используется пятьосновных типов суппортов: вертикальный 1, с расточной головкой 2, универсальный3, параллельного действия 4 и с приводом сверлильной головки 5. Кроме того,имеются специальные суппорты и многошпиндельная сверлильная головка. Суппортымонтируются на направляющих колонны в соответствии с технологическим процессомобработки конкретной заготовки (или заготовок).
На литойколонне 1 (рис. 8) с восьмигранной верхней и конусообразной нижней частямисмонтированы направляющие типа «ласточкин хвост», по которым перемещаютсясуппорты 8. На нижней закаленной поверхности колонны центрируется поворотныйшпиндельный стол 9 со шпинделями и патронами для зажима заготовок. Черезполость колонны проходят рабочие валы 7 цепи главного привода и тяга 2 приводасинхронизаторов и тормоза. На верхнем торце колонны размещен верхний блок средуктором 3 главного привода, электродвигателем 4, семью коробками подач 5 икомандоаппаратами позиций 6. Командоаппарат служит для управления рабочими ихолостыми ходами суппорта в автоматическом и наладочном режимах работы.
/>
Нижний блокна чашеобразном основании 11 содержит синхронизаторы 10. Они обеспечиваютбезударное соединение шпиндельной группы с главным приводом после каждогоповорота шпиндельного стола, поскольку шпиндели должны иметь частоту вращениятой рабочей позиции, куда они поступили.
В загрузочнойпозиции происходит торможение шпинделя, завершившего обработку. После
разгрузкиэтого патрона и установки новой заготовки шпиндель растормаживается и переходитв рабочую позицию. Вертикальный суппорт имеет наиболее жесткую конструкцию ииспользуется для продольного точения, растачивания, сверления и т.п. Универсальныйсуппорт позволяет вести обработку последовательно с вертикальной и наклоннойили поперечной подачей. Суппорт параллельного действия служит для одновременнойобработки двумя группами инструментов: одной как с вертикального суппорта,другой – как с универсального, но с поперечной подачей. Суппорт с приводомсверлильной головки применяется для обработки нецентральных отверстий.Расточная головка позволяет вести обработку центральных отверстий диаметром от20 до 100 мм.
Техникабезопасности при работе на токарных автоматах и полуавтоматах. Здесь сохраняютсилу требования, изложенные для. токарных, карусельных и револьверных станков.Токарные автоматы и полуавтоматы по сравнению с универсальными токарнымистанками имеют значительно большую производительность обработки, аследовательно, повышенную интенсивность образования стружки, представляющейпотенциальную опасность для работающих. Это предъявляет повышенные требования кобразованию транспортабельной, разделенной на мелкие куски стружки, в силу чегогеометрия и конструкция режущих инструментов должны обеспечивать устойчивоезавивание и ломание стружки. Конструкция станков должна предусматривать легкоеудаление образовавшейся стружки из зоны резания и удаление от станка. Последнееобеспечивается транспортерами станков и транспортной системой цеха.
Зоныобработки станков с вертикальной компоновкой шпинделей и шпиндельных блоковдолжны иметь закрытия и щиты, надёжно предохраняющие окружающих от стружки и отсоприкосновения с вращающимися заготовками и зажимными устройствами.
Автоматыгоризонтального типа, работающие с прутковой заготовкой, должны иметьограждения для каждого прутка и для всего их пучка. Ограждения должныпрепятствовать случайному контакту наладчиков и рабочих с вращающимисяпрутками, но вместе с тем не должны создавать дополнительный шум. Снижению шумав значительной степени способствует размещение внутри кожухов винтовых пружинпеременного диаметра навивки.
Особую роль вобеспечении безопасной работы на высокопроизводительных станках играют правильнаяорганизация хранения возле станков межоперационных заделов и готовых деталей,содержание рабочего места в должном порядке.
1.2 Настройка токарно-револьверных одношпиндельных автоматов
Изготовлениядетали включает перечисление переходов, режимов резания и длин перемещенийинструментов, режущего, вспомогательного и измерительного инструмента. Этиданные сводят в объединенную операционно-наладочную карту автомата. Обязательноуказывают вспомогательные переходы: подача прутка до упора, переключениеревольверной головки, переключение направления и частоты вращения шпинделя.Переключение частоты вращения шпинделя совмещено с переключением револьвернойголовки в карте наладки не учитывается. Время вспомогательных переходов для автоматапостоянно. Подача материала и поворот головки осуществляется за 1 с,переключение направления вращения шпинделя – за 0,5 с, переключение скоростивращения шпинделя – за 0,25 с.
Наладкуинструментов по принятому процессу и порядок чередования переходов производят сучетом наладочных и базовых размеров головки и шпинделя. Так, по паспортуавтомата наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя до револьвернойголовки (без оправки инструмента) равно 64 и 180 мм. При наладке перехода3 принято, что резцовая оправка занимает 58 мм, а минимальное расстояниемежду шпинделем и головкой 85 мм, следовательно, в исходном положениирезца для обточки длины 25 мм расстояние от торца шпинделя до револьвернойголовки равно 85 + 25 = 110 мм, т.е. укладывается в размеры настройки.
Размердиаметра обработки (обточки, расточки) устанавливают регулировкой инструментана размер наладчиком (по чертежу).
Расчет иназначение подач и скоростей резания производят по условиям обработки согласнонормативам.
Переходывыполняют с различной скоростью резания, и время одного оборота шпинделя дляразличных переходов неодинаково, поэтому нельзя его складывать без приведения кобщему расчетному числу оборотов.
В картенастройки в скобках указаны числа оборотов для совмещенных операций, неучитываемых в расчете времени цикла работы станка. Расчетное число оборотовшпинделя, необходимых для совершения всех рабочих переходов, составит суммачисел расчетных оборотов (без скобок),∑np = 2586 оборотам.
По условиямналадки цикл работы должен совершиться за один полный оборот кулачков,выполняющих холостые и рабочие ходы переходов. В графе Сотые доли имеются двеколонки – сотые доли для рабочих и холостых ходов. Сотые доли холостых ходоввыбирают по данным паспорта автомата. Общая сумма сотых долей холостых ходовсоответствует 24 лучам из общего числа 100 лучей полного оборота РВ.
Продолжительностьцикла работы складывается из суммы времен переходов, которые можно подсчитатьпо числу оборотов шпинделя для выполнения каждого перехода. Для этой цели вграфе Обороты шпинделя предусмотрены две колонки! обороты шпинделя на данныйпереход и обороты шпинделя для расчета. Оборота шпинделя на данный переход(ход) n = L/s, где L – длина перемещения инструмента, мм; s-подача, мм/об.
По паспортнымданным подбирают необходимые сменные колеса для настройки гитарыраспределительного вала по расчетному циклу работы.
Профиликулачков вычерчивают на бланках, разделенных на 100 частей прямыми или кривымилучами. Радиусы криволинейных лучей равны длине рычага качания. На бланкинаносят соответственно с картой настройки участки сектора кривых рабочих ихолостых ходов. На каждом участке определяют максимальные и минимальные радиусызоны расположения кривой и на этом участке строят для рабочих движенийархимедову спираль, а для холостых ходов кривые вычерчивают по шаблону. Кривыебарабанов можно рассчитать по рис. Задано: а – число лучей поворота барабана; L– перемещение исполнительного механизма при соотношении рычагов 1: 1; D – диаметрбарабана.
Наладкаавтомата заключается в снятии с РВ кулаков револьверной головки и поперечныхсуппортов, смене державок инструмента. Затем производят смену зубчатых колес вкоробке скоростей и в приводе РВ. Устанавливают новые кулачки револьверной головкии поперечных суппортов, размещают резцы, начиная с отрезного резца, регулируютдлину подати прутка и хода инструментов. Токарный шестишпиндельный прутковыйавтомат 1Б240–6. Гамма горизонтальных многошпиндельных автоматов построена набазе шестишпиндельных моделей, принятых за основные. Подобие основных узлов имеханизмов, высокая унификация обеспечивают высокое качество изготовления,стабильную точность и высокую надежность станков. На многошпиндельных автоматахвыполняют центрование, черновую, чистовую и фасонную обточку, подрезку, снятиефасок, проточку канавок, сверление, зенкерование, развертывание, нарезаниевнутренних и наружных резьб, фрезерование шлицев, отрезку. Кроме того, можновыполнять операции без снятия стружки: накатку рифлений, клеймение цифр имарок, накатку резьбы, раскатку отверстий, обкатку цилиндра, конуса и сферы.
Направлениевращения шпинделей в многошпиндельных автоматах не меняется при обработке,поэтому нарезание резьб метчиками и плашками производят при отставанииинструмента, а свинчивание – путем обгона вращающейся детали.
Горизонтальныемногошпиндельные автоматы характеризуются последовательным принципом действия,когда операции по обработке детали равномерно распределяются по всем позициям –VI. При большом числе шпинделей на шестишпиндельных и, особенно, навосьмишпиндельных автоматах применяется параллельно – последовательный принципдействия, когда одна или две детали с базированием по отверстию и наружнойповерхности на станках с двойной индексацией проходят одновременнопоследователь
1.3 Инструмент
Основнымиинструментами для токарных станков являются резцы различных типов, а такжесверла, зенкеры, зенковки, развертки, метчики и д.р.В машинах и механизмахнаибольшее число деталей представляют собой тела вращения, поэтому естественно,что станки токарной группы, на которых получают такие детали, являются основнымстаночным оборудованием и составляют в механических цехах машиностроительныхзаводов часто больше половины всех станков.Типы токарных резцов
Многообразиеработ, выполняемых на токарных станках, привело к созданию большого количестварезцов разного назначения и различных конструкций. Токарные резцы можноклассифицировать по нескольким признакам.
По видуобработки различают резцы (рис. 293,а) проходные 1, 2, 3 для обтачивания гладких цилиндрических и коническихповерхностей; подрезные 4 для обтачивания плоских торцовых поверхностей;расточные для растачивания сквозных отверстий 6 и расточные упорные длярастачивания глухих отверстий 7; отрезные 8 для разрезания заготовок на части идля протачивания кольцевых канавок; галтельные для обтачивания переходныхповерхностей между ступенями валов по радиусу; резьбовые наружные 9 ивнутренние; фасонные круглые 10, призматические 11 и тангенциальные для обтачиванияфасонных поверхностей.
По характеруобработки обдирочные 2, чистовые широкие 5 и для тонкого точения. По формеголовки: прямые 1,3, отогнутые 2, 4, 6, оттянутые 8 и изогнутые. По направлениюподачи резцы делят (рис. 293, б): на правые, работающие с подачей справаналево, и левые, работающие с подачей слева направо. По способу изготовления:целые; с приваренной встык головкой; с приваренной или припаянной пластинкой; сголовкой в виде сменной вставки с пластинкой режущего материала. По роду материала:из быстрорежущей стали; с пластинками из твердого сплава; с пластинками изминералокерамики, с кристаллами алмазов.
/>
Длявысокопроизводительного точения с большими подачами используют резцы сдополнительным режущим лезвием (рис. 293, в). Длина дополнительного лезвияВ = 1,1 Sпр. Резец устанавливают на станке так, чтобы дополнительноережущее лезвие было параллельно линии центров станка. В этом случае получаетсявысокая чистота обработанной поверхности. Такими резцами можно вести точение сподачей до Sпр = 5 мм/об.
Впромышленности находят широкое применение резцы с многогранныминеперетачиваемыми пластинками твердого сплава (рис. 293, г). Когда одно изрежущих лезвий пластинки выйдет из строя вследствие затупления, открепляютмеханический прижим пластины и устанавливают в рабочее положение следующеелезвие пластинки. Форма применяемых пластинок показана на рис. 293, д.Применение неперетачиваемых пластинок повышает производительность работыоборудования, так как значительно сокращается время на смену затупившегосяинструмента. [1]
1.4 Характеристика методов точения
Технологическийметод формирования поверхностей заготовок точением характеризуется двумядвижениями: вращательным движением заготовки (главное движение резания) ипоступательным движением режущего инструмента – резца (движение подачи). движениеподачи осуществляется параллельно оси вращения заготовки (продольная подача),перпендикулярно оси вращения заготовки (поперечная подача), под углом к осивращения заготовки (наклонная подача).
Разновидноститочения: обтачивание – обработка наружных поверхностей; растачивание –обработка внутренних поверхностей; подрезание – обработка плоских торцевыхповерхностей; резка – разделение заготовки на части или отрезка готовой деталиот заготовки – пруткового проката.
Наодношпинднльных токарно–револьверных автоматах обрабатывают заготовки небольшихразмеров (диаметром 8 … 31 мм), но сложных форм. Автоматы работают по замкнутомуциклу параллельной обработки поверхностей. Движения (резания, установочные,вспомогательные) рабочих органов автомата осуществляют от кулачковогораспределительного вала. Автоматизация движений обеспечивает высокуюпроизводительность. Автоматы используют для изготовления больших партийдеталей. [1]
2. Обработка заготовок на одношпиндельных автоматах
Токарныеодно- и многошпнцдельные автоматы условно относят к технологическому оборудованню с «жесткой» автоматизацией в отличие от оборудования с ЧПУ, имеющим «гибкую»автоматизацию. Рабочим циклом работы автоматов с «жесткой» автоматизациейуправляют распределительные валы, на которых устанавливают дисковые кулачки илиспециальные кулачковые барабаны. При переходе с обработки заготовок одного типана обработку заготовок другого типа необходимо переналаживать распределительныевалы и заменять кулачки я барабаны, на что тратится значительное время и врезультате чего снижается производительность работы автоматизированного и автоматическогооборудования. Однако подобные автоматы достаточно широко используют вкрупносерийном я массовом производстве изделий машиностроения.
Обработказаготовок на одношпиндельных автоматах. Одношпиндельные фасонно-отрезныеавтоматы предназначены для обработки заготовок простой формы, небольшогодиаметра и малой длины. Заготовками для изготовления деталей служат прутки.Пруток закрепляют в цанговом патроне, пропуская его сквозь полый шпиндельавтомата.
Автоматыимеют от двух до четырех поперечных суппортов. На суппортах закрепляют фасонныерезцы. В одном из суппортов закрепляют отрезной резец. На фасонноотрезныхавтоматах обрабатывают только наружные поверхности заготовок. Обработкуповерхностей ведут только с поперечным движением подачи резцов. Некоторыеавтоматы имеют сверлильный суппорт, в котором закрепляют сверло. Отверстиесверлят с продольным движением подачи сверлильного суппорта. По окончанииобработки всех поверхностей фасонными резцами отрезной резец отрезает готовуюдеталь от прутка и цикл работы автомата повторяется.
Обработказаготовок на многошпиндельных автоматах. Заготовками для изготовления деталейна автоматах служат прутки или штучные заготовки – поковки, отливка, которыезагружают в специальные емкости – магазины. Автомат для параллельной обработкипредназначен для одновременного изготовления нескольких одинаковых деталей.Заготовки (прутки) пропускают сквозь полые шпиндели на длину, равную длинеизготовляемых деталей. Вылет прутков из шпинделей ограничен упорами заднейстойки. Затем прутки закрепляют цанговыми патронами шпинделей и они получаютвращательное движение. [5]
Одношпиндельныефасонно-отрезные автоматы предназначены для обработки деталей простой формы,небольшого диаметра и малой длины. Заготовками для изготовления деталей служатпрутки. Пруток закрепляют в цанговом патроне, пропуская его сквозь полыйшпиндель автомата.
Автоматыимеют от двух до четырех поперечных суппортов: передний, задний, одинвертикальный или два наклонных. На суппортах закрепляют фасонные резцы. В одномиз суппортов закрепляют закрепляют отрезной резец. На фасонно-отрезныхавтоматах обрабатывают только наружные поверхности заготовок. Обработкуповерхностей ведут только с движением поперечной подачи резцов. Сверлениеотверстий выполняют с движением продольной подачи сверлильного суппорта. Послеокончания обработки всех поверхностей фасонными резцами готовую деталь отрезаютот прутка отрезным резцом и цикл работы автомата повторяется.
Одношриндельныепродольно-отрезные автоматы предназначены для обработки деталей сложной формыдиаметром до 22 мм и длиной до 200 мм. Заготовками для изготовлениядеталей служат точеные калиброванные прутки. Пруток закрепляют в цанговомпатроне автомата пропускают сквозь люнетную втулку стойки. Шпиндельная бабкаили сам шпиндель имеет движение продольной подачи. Пруток, закрепленный впатроне автомата, одновременно с вращением получает ту же продольную подачу.Суппорты автомата, число которых доходит до пяти, имеют только движениепоперечной подачи. В зажимных устройствах суппортов закрепляют проходные резцыили один отрезной резец.
Скоростямиперемещения передней бабки и поперечных суппортов, а также моментами включения движенияподачи управляют кулачки распределительного вала автомата. Сочетание продольнойподачи прутка с поперечной подачей резцов позволяет на заготовке обтачиватьнаружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, подрезать торцы,протачивать канавки, галтели, обтачивать фаски. Использование дополнительногопродольного суппорта позволяет выполнить сверлильные и резьбонарезные работы.Обработка поверхностей заготовок ведется в непосредственной близости от торцалюнетной втулки, что значительно уменьшает деформацию заготовки.
Одношриндельныетокарно-револьверные автоматы имеют револьверный суппорт с револьвернойголовкой, перемещающейся с движением продольной подачи, от двух до четырехпоперечных суппортов. Все инструменты, работающие с движением продольнойподачи, закрепляют в гнездах револьверной головки; все инструменты, работающиес движением поперечной подачи, закрепляют в зажимных устройствах поперечныхсуппортов. Перемещением и закреплением прутка, включением, выключением иизменением скорости вращения заготовки и перемещения суппортов и револьвернойголовки управляют кулачки распределительного вала.
Натокарно-револьверных автоматах обрабатываются наружные цилиндрические,конические и фасонные поверхности, подрезать торцы, протачивать канавки,галтели, обтачивать фаски, обрабатывают поверхности сверлением, зенкерованием,зенкованием, развертыванием и растачиванием, нарезают наружную (плашками) ивнутреннюю (метчиками) резьбы, накатывают рифления. Например, установкаспециального автоматического приспособления позволяет фрезеровать шлицевыеканавки на головках винтов. [1]
3. Исследовательская часть
Задачиисследований: провести сравнительную характеристику базовой иусовершенствованной моделей станков; рассчитать параметрическую металлоемкостьобоих моделей; сделать обоснованные выводы об эффективности проведеннойинновации.
3.1 Токарно-револьверные станки моделей 1В116, 1В116П, 1В116П-02
Токарно-револьверныестанки моделей 1В116, 1В116П, 1В116П-02 предназначены для обработкикалиброванного прутка круглого, шестигранного и квадратного сечения длиной до60 мм и диаметром до 25 мм.
Токарныеавтоматы нашего предприятия применяются в серийном и крупносерийномпроизводствах при изготовлении деталей сложной конфигурации или штучныхзаготовок.
Токарныйавтомат, оснащенный многопозиционной поворотной револьверной головкой, несущейинструменты для обработки наружных и внутренних поверхностей производит резкуметалла, обточку, расточку, сверление, зенкерование, развертывание, нарезаниерезьбы метчиками и плашками, проточку канавок, а при оснащении токарно-револьверногостанка дополнительными устройствами, на нем можно производить пропиловку ифрезерование пазов, фрезерование резьбы, нарезание резьбы резцом, прошивку ифрезерование многогранников, сверление глубоких отверстий, обработку деталейвосемью инструментами с револьверного суппорта, а также обрабатывать штучныезаготовки, используя при этом магазинную и бункерную загрузки.
Названиеревольверный происходит от способа закрепления режущих инструментов в барабане.Токарный автомат работает в автоматическом режиме. «Программой» является наборкулачков и концевых упоров, осуществляющих в нужные моменты остановку, выборнаправления, смену инструмента и другие действия.
Основнойособенностью токарно-револьверных станков 1В116, 1В116П, 1В116П-02 являетсяналичие револьверного суппорта, несущего многопозиционную револьверную головку,на которой закрепляют инструменты. Кроме револьверного суппорта станки имеютпоперечные и вертикальные суппорты, на которых закрепляют инструменты дляобработки наружных поверхностей. Данные конструктивные особенности нашихтокарных автоматов позволяют осуществлять обработку деталей различными режущимиинструментами, вводимыми в действие последовательно, причем применениеспециальной технологической оснастки повышает производительность за счетпараллельной обработки поверхностей несколькими инструментами.
/>
Рис. 3.1– Токарно-револьверный автомат модели 1В116П
Таблица 3.1/ Станкитокарно-револьверные – технические характеристикиПараметры и характеристики 1В116 1В116П-02
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм:
– круглого
– шестигранного
– квадратного
18
15
12
25
21
17 Наибольшая длина проточки с револьверного суппорта, мм 60 60 Наибольшая длина обрабатываемого прутка, мм 3000 3000 Наибольшая длина подачи прутка за одно включение, мм 70 70
Сечение резцов, мм:
– для державок револьверного суппорта
– для державок поперечных суппортов
– для державки вертикального суппорта
8х8
10х10
6х14
10х10
10х10
6х14 Количество отверстий для инструмента в револьверной головке 6 – 8 6 Диаметр отверстий в револьверной головке для крепления инструмента, мм 20 25 Количество поперечных суппортов, шт. 2 2 Перемещение поперечных суппортов на одно деление лимба, мм 0,02 0,02 Наибольшая величина регулирования поперечных суппортов, мм 6 6 Наибольший ход поперечных суппортов, мм 32 32 Количество вертикальных суппортов, мм 1 1 Наибольшая величина продольной регулировки, мм 6 6 Наибольший ход вертикального суппорта, мм 32 32 Пределы частот вращения шпинделя, мин-1
100–6300
63–6300
125–4000
80–4000
100–6300
63–6300 Способ регулирования частот вращения шпинделя ступенчатый ступенчатый Пределы времени одного оборота распределительных валов, с 4,5–570 4,5–570 Частота вращения вспомогательного вала, мин-1 82 82 Наибольший крутящий момент на шпинделе, Н*м 30 30 Мощность привода главного движения не менее, кВт 3,6/2,2 2,2–4,0 Максимальная суммарная мощность установленных на станке электродвигателей, кВт 5,4 5,8 Расстояние от нижней опорной поверхности до оси шпинделя, мм 1100 1100
Габаритные размеры автомата с поддерживающим устройством не более, мм:
– длина
– ширина
– высота
3830
935
1540
3830
935
1540 Масса автомата с поддерживающим устройством не более, кг 1510 1560
/>
Рис. 11 –Диаметр обрабатываемого прутка
/>
Рис. 12 –Масса автомата с поддерживающим устройством не более, кг
3.2 Исследованиепараметрической металлоёмкости
Исследованиепараметрической металлоёмкости проведём по одной из важнейших характеристик длятокарных одношпиндельных автоматов – наибольшему диаметру обрабатываемогопрутка.
Параметрическаяметаллоёмкость (ПМ) – отношение массы станка к одной из важнейших техническиххарактеристик. В данном случае ПМ можно найти по формуле:
/>;
где МС –масса станка; lim d – наибольший диаметр обрабатываемого прутка.
1) Для автомата 1В116:
а) круглыйпруток />
б)шестигранный пруток />
в) квадратныйпруток />
2) Дляавтомата 1В116П-02:
а) круглыйпруток />
б)шестигранный пруток />
в) квадратныйпруток />
Таким образом,проведенная модификация позволила уменьшить параметрическую металлоёмкость в /> раза. Данная модификацияявилась целесообразной и привела к повышению производительности труда.
/>
Рис. 13 –Параметрическая металлоёмкость
3.3 Оптимизациярежимов резания при обработке деталей инструментами из сверхтвердых материалов
Одной изосновных предпосылок повышения качества деталей и точности обработкитруднообрабатываемых конструкционных материалов является создание и эффективноеприменение новых сверхтвердых материалов, в связи с чем, оптимизация процессовмеханической обработки с использованием инструментов из сверхтвердых материаловвесьма актуальна.
Теоретическойосновой управления температурой резания в представленной работе являетсяаналитическое описание теплового состояния режущего инструмента в зависимостиот параметров процесса резания и условий конвективного теплообмена с окружающейсредой.
Сверхтвердыематериалы на основе сверхтвердых модификаций нитрида бора, немного уступаяалмазу по твердости, характеризуются высокой термостойкостью, которая достигает15000 °С, высоким сопротивлением термическим ударам и циклическимнагрузкам, а также слабым химическим взаимодействием с железом. На усадкустружки, кроме скорости резания, подачи и твердости обрабатываемого материала,большое влияние оказывает износ резца. При обработке эльборовыми резцамизакаленных сталей возникают высокие удельные силы и температуры резания, при которыхрезец достигает в некоторых случаях красностойкости. Они влияют не только настойкость инструмента, но и на точность и качество поверхностного слоя деталейчерез термические деформации.
Несмотря надостаточно большое количество исследований по использованию инструментов изсверхтвердых материалов, вопросы регламентации рациональной области ихприменения и расчеты оптимальных режимов резания остаются достаточноактуальными. Одним из наиболее распространенных методов оптимизации в настоящеевремя является метод линейного программирования, позволяющий осуществлять одновременнуюоптимизацию скорости резания и подачи с учетом действующих при резанииограничений по критерию максимальной производительности. Для линейной целевойфункции и линейных ограничений достаточно хорошо разработан и широко используетсяграфический метод поиска оптимальных режимов резания. Несмотря на простоту инаглядность, этот метод не позволяет теоретически анализировать получаемыерезультаты в зависимости от условий обработки. Выполненные в этом направленииразработки не учитывают особенностей функционирования инструментов изсверхтвердых материалов.
Цельпредставляемой работы – установить взаимосвязь оптимальных режимов резания сусловиями механообработки и показателями качества обработанной поверхности притокарной обработке инструментами из сверхтвердых материалов. Целевая функция – производительностьобработки, максимум которой достигается при минимуме основного времени. (n, s –частота вращения и подача).
При токарнойобработке инструментами из сверхтвердых материалов рассматриваются ограниченияпо возможностям режущего инструмента, по предельно допустимой шероховатостиобработанной поверхности R, по предельно допустимой температуре резания,кинематические ограничения, которые могут быть представлены в следующем виде:
/>
где D –диаметр обработки; CV, KV – коэффициенты и xv, yv, m – показатели, характеризующиестепень влияния глубины t, подачи s и стойкости T на скорость резания v; k0,k1, k2, k3, k4 – коэффициент и показатели, характеризующие степень влиянияподачи s, радиуса при вершине r и скорости резания v на шероховатость обработаннойповерхности Ra; Ct – постоянный коэффициент и xt, yt, zt – показатели степени,характеризующие степень влияния глубины резания t, подачи s и скорости резанияv на температуру резания; определяемым кинематической структурой приводаглавного движения и привода подач.
/>
Такимобразом, с использованием метода линейного программирования установленыаналитические взаимосвязи оптимальных режимов резания с условиями механообработкии показателями качества обработанной поверхности при токарной обработкеинструментами из сверхтвердых материалов с учетом весьма важных для них температурныхограничений. На основании полученных результатов разработаны рекомендации повыбору оптимальных режимов резания в любых условиях токарной обработкиинструментами из сверхтвердых материалов. [6]
Заключение
В данномкурсовом проекте я рассмотрел такие виды станков, как токарные одношпиндельныеавтоматы. Узнал о конструкции этих станков, а так же об инструменте,применяемом на станках данного вида, способах их настройки, методах обработкидеталей. Я провел сравнительный анализ технико-экономических характеристикстанков 1В116П-02,1В116, а затем провел графический анализ технико-экономическиххарактеристик.
Попроведённому анализу можно сделать вывод, что проведение модернизации имодификации станков способствует увеличению их производительности, улучшениюфункциональности, снижению параметрической металлоемкости и как следствиеповышению конкурентоспособности.
/>Список используемых источников
1) Технологияконструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительныхспециальностей вузов/ А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркини д.р.; Под общей ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., исправленное. М.:Машиностроение, 2003. – 512 с.
2) Металлорежущиестанки: Учебник для машиностроительных вузов / Под ред. В.Э. Пуша. – М.:Машиностроение, 1985. – 256 с.
3) Металлорежущиестанки. Тепинкичиев В.К., Красниченко Л.В., Тихонов А.А., Колен Н.С. – М.:Машиностроение, 1972. – 464 с.
4) БазровБ.М. Модульная технология в машиностроении. – М.: Машиностроение, 2001. – 368 с.
5) Ермаков Ю. M.,Фролов Б.А. Металлорежущие станки: учебное пособие для техникумов поспециальности «Инструментальное производство». – М.: Машиностроение, 1985. – 320 с.
6) Официальныйсайт ООО «Внеш-Комплект». – Москва.: 2002–2008. Режим доступа:www.vk.com