Токарный вертикальный многошпиндельный полуавтомат модели 1К282

Записка.doc

Московский Государственный Технический Университет
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту на тему :
«Токарный вертикальный многошпиндельный полуавтомат модели 1К282»
выполнил: Манцевич С.А.
проверил: Шабуня А.А.
Общие сведения о станке
Назначение и область применения ..4
Основные технические данные .. .5
Органы управления .. 8
Кинематическая схема .. 9
Компоновка механизмов 10
Краткое описание основных механизмов и их регулирование .12
Электрооборудование .. 20
Система охлаждения и отвода стружки .. .20
Обеспечение безопасности работы . .21
Эстетика и эргономика 23
Конструкторские расчеты
Расчет мощности главного привода станка 24
Расчет режимов резания 26
Расчет подшипников качения главного привода 32
Расчет валов цепи главного привода 40
Часть I. Общие сведения о станке.
Токарные вертикальные многошпиндельные полуавтоматы последовательного действия обладают широкими технологическими возможностями и обеспечивают высокую степень концентрации обработки. Применение таких полуавтоматов способствует повышению производительности труда сокращению станкоемкости уменьшению общей площади занимаемой оборудованием упрощению транспортных связей и коммуникаций. Каждый восьмишпиндельный полуавтомат моделей 1К282 и 1283 может заменить три-пять многорезцовых токарных полуавтоматов или 15-20 универсальных токарных станков.
Полуавтоматы 1К282 и 1283 по основным показателям значительно превосходят предшествующие модели. Наибольшая частота вращения шпинделей и мощность главного привода этих моделей превышают параметры предыдущих более чем в 2 раза жесткость – в 1.5 раза. Ход суппортов увеличен в 1.75 раза; введено переключение подач на ходу; гидрофицирован зажим заготовки; облегчено управление и обслуживание станков при эксплуатации. Гибкая система управления позволяет облегчить и ускорить наладку полуавтоматов 1К282 и 1283. При производстве полуавтоматов новой гаммы внедрен ряд процессов обеспечивающих резкое повышение качества станков их долговечности и точности.
В настоящее время полуавтоматы 1К282 и 1283 стали наиболее распространенными моделями. Ранее токарные вертикальные многошпиндельные полуавтоматы последовательного действия применялись лишь в отраслях массового производства – традиционных потребителях этих машин (например в автомобильной и тракторной промышленности сельскохозяйственном машиностроении). Благодаря своим конструктивным особенностям полуавтоматы новой гаммы находят все большее применение в отраслях с меньшим масштабом производства (например транспортном и строительном машиностроении станкостроении).
Тысячи высокопроизводительных полуавтоматов 1К282 и 1283 интенсивно эксплуатируются на сотнях крупнейших предприятий в большинстве отраслей машиностроения народного хозяйства России способствуя выполнению основной задачи поставленной перед промышленностью.
Полуавтоматы моделей 1К282 являются технически сложными машинами в конструкции которых широко использованы средства автоматизации. Высокая производительность полуавтоматов точность и надежность их работы могут быть достигнуты в полной мере лишь при правильном использовании и эксплуатации.
Назначение и область применения.
Полуавтоматы токарные вертикальные 8-ми шпиндельные последовательного действия модели 1К282.
Полуавтоматы предназначены для патронных работ по черновой и получистовой обработке деталей в условиях крупносерийного и массового производства.
Заготовка помещенная в зажимное приспособление на загрузочной позиции последовательно перемещается по семи рабочим позициям станка на каждой из которых осуществляется обработка.
На рабочих позициях в соответствии с их оснасткой могут производиться операции: обточка расточка отверстий сверление одним или несколькими инструментами зенкерование и развертывание отверстий.
Станки могут быть исполнены с двойной индексацией для обработки деталей в два потока. В этом случае на станке имеются две загрузочные позиции и каждая заготовка обрабатывается последовательно на 3х рабочих позициях.
Размеры устанавливаемой заготовки или зажимного приспособления ограничиваются поверхностями колонны мимо которых заготовка проходит при индексации и деталями находящимися на соседних шпинделях. На полуавтоматах могут быть обработаны единичными резцами детали диаметры которых превышают номинальные.
Типовыми деталями изготовляемыми на полуавтомате являются диски фланцы зубчатые колеса шкивы.
Станок оборудуют различными суппортами в соответствии с техпроцессом обработки оснащают зажимными приспособлениями инструментальными группами и вспомогательными приспособлениями (например подъемником для тяжелых деталей запрессовщиком электромеханическим ключом для закрепления заготовки). Для удаления стружки на станке устанавливают сборник или транспортер. С целью получения оптимальных энергетических показателей электродвигатель главного привода устанавливают в соответствии с потребляемой мощностью.
Станки выпускаются в силовом и скоростном исполнениях
Различия в технических характеристиках показаны в приведенных ниже таблицах и схемах.
Обрабатываемые материалы.
Принцип формообразования обрабатываемых поверхностей.
Точение резцом посредством сниманием стружки.
Основные технические данные.
Техническая характеристика.
Наименование параметра
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия проходящий над направляющими при повороте стола
Расстояние от низа основания станка до верхнего торца шпинделя
Количество шпинделей
Количество скоростей шпинделя.
Пределы частот вращения шпинделя
Скоростное исполнение
Скорость быстрого перемещения суппорта
Количество суппортов
Суммарный ход суппорта
Мощность электродвигателя главного привода (наибольшая)
Суммарная мощность всех электродвигателей (наибольшая)
Силовые характеристики рабочих позиций.
Наибольший допустимый крутящий момент на шпинделе
Предельная частота вращения шпинделя при наибольшем допустимом крутящем моменте
Эффективная наибольшая мощность на один шпиндель
Усилие на штоке цилиндра зажима изделия
Наибольшее допустимое тяговое усилие суппорта
Коэффициент полезного действия
Наиболее слабое звено цепи главного привода
сменное зубчатое колесо
* - при величине подачи не более 1 ммоб шпинделя (при превышении этой величины тяговое усилие пропорционально снижается).
Наладочные данные суппортов.
Значение параметра по суппортам
Параллельного действия
Наименьший ход до шпинделя направления точения * мм
Наибольший ход ползуна мм
Зона расположения каретки в которой допустим наибольший ход * мм
Зона убывающего поперечного хода суппорта * мм
Угол поворота верхней части суппорта град
Соотношение ходов продольного ползуна к поперечному
* - отсчитывается от предельного верхнего положения каретки
Возможные циклы обработки.
Управление станком осуществляется воздействием на электрические кнопки и переключатели.
В стойках ограждения на загрузочной позиции расположены главные пульты управления «а» и «б» на прочих стойках – пульты управления “в” всеми шпинделями. Рукоятка I вводного выключателя находится на боковой стенке электрошкафа и во время работы должна быть повернута вверх. При этом стержень блокиратора должен быть выдвинут. Для выключения станка ее поворачивают вниз. На противоположной стенке электрошкафа установлен вспомогательный пульт управления «2» с кнопкой поворота стола в наладочном режиме. Наладка работы суппорта выполняется с участием группы органов управления «Д» в командоаппаратах позиций.
До включения станка устанавливают наладочный или полуавтоматический режим его работы переключателем 10 кнопкой 7 выключают электропривод гидравлики и затем кнопкой 8 – электропривод главного движения на пульте «е». Выключение этих приводов может быть осуществлено любой из аварийных кнопок 6 14 или 20. Выключение и включение электронасоса подачи СОЖ производится выключателем 21 на пульте «е».
При работе с двумя загрузочными позициями с правого пульта производят зажим заготовки на позиции I кнопкой 11 разжим – кнопкой 12. Зажим и разжим на позиции II – соответственно кнопками 3 и 4 левого пульта. При одной загрузочной позиции кнопка 2 дублирует 3 а 12 дублирует 4.
В полуавтоматическом режиме работы пуск цикла выполняют кнопками со встроенными лампочками 5 или 13. При пуске следует учитывать сигналы ламп 2 и 16: зеленая ламп 2 «исходное положение суппортов» должна светиться сигнал желтой лампы в кнопке 16 «суппорт неисправен» должен отсутствовать. Этот сигнал появиться при перегрузке какого-либо суппорта и после устранения причины нарушения его работы может быть аннулирован нажатием на кнопку 16. Оператор имеет возможность включить и остановить подачу суппортов соответственно переключателем 15.
Во время цикла обработки оператор снимает детали используя кнопки 4 и12. Воздействие оператора на кнопки не требуется если предусматривается автоматический разжим деталей.
Прочие органы управления используются при наладке станка: кнопки 9 и 22 служат для включения поворота стола (требуется предварительно включить гидропривод станка) кнопки 18 и переключатель 19 – для включения и выключения шпинделей и фиксатора. Кнопки и переключатели группы «Д» используются для настройки кулачков командоаппарата. Кнопкой 26 включают быстрый толчковый подвод суппорта. Подвод оканчивается автоматически по команде путевого выключателя в командоаппарате (даже если кнопка нажата) и суппорт переходит на рабочую подачу в соответствии с настройкой кулачков. Подачу можно остановить выключателем 24. После его выключения подача возобновляется и продолжается пока кулачок командоаппарата не включит быстрый отвод который можно остановить выключателем 23. Быстрый отвод суппорта можно произвести на любом этапе цикла кратковременным оттягиванием на себя рукоятки 25 командоаппарата.
Кинематическая схема.
Цепь главного движения.
Вращение электродвигателя ДГ посредством зубчатых колес редуктора главного привода двумя ветвями (1-4 и 1-4-3-3-53-52) поступает на одинаковые центральные зубчатые колеса 50 51 имеющие различную частоту вращения (в соотношении 1:315). Далее эта цепь разделяется на семь параллельных ветвей – по числу рабочих позиций.
С одним из центральных колес соединяется скользящее зубчатое колесо 46 каждой из коробок подач обеспечивая переключение позиции на работу в одном из двух поддиапазонов: на верхнем ряду (при сцеплении с 51) или нижнем (при сцеплении с 50). Затем движение через сменные шестерни 48(А) и 49(Б) и соединенный с коробкой подач длинный вал (ось УП) колонны поступает на передачу 19-20 синхронизатора муфты которого после каждой индексации стола сопрягаются с очередным предшпиндельным валом (ось Х). От него движение через пару 16-15 поступает на шпиндель (ось ХI). Передачу 16-15 выполняют в двух вариантах отличающихся передаточным отношением. При силовом исполнении станка модели 1К282 передача 16-15 (z16=28 z15=59) наибольшая при скоростном исполнении станка передача 16-15 (z16=37 z15=50) – наименьшая.
Цепи рабочих подач и быстрых перемещений.
Цепи рабочих подач и быстрых перемещений суппорта сосредоточены в коробках подач. При помощи встроенных в них электромагнитных фрикционных муфт подача ускоряется в 2.63 раза. Настройку подачи производит сменными колесами 40 38 37 36. Цепь привода барабана командоаппарата позиции ответвляется от оси ХVIII коробки подач.
Цепь поворота шпиндельного стола приводится индивидуального стола приводится индивидуальным электродвигателем ДПС вращение от которого через передачи 21-22-23-24 передается на водило мальтийского механизма поворота (ось ХХIV). От этой же цепи приводится барабана командоаппарата индексации (на оси ХХVI). Все синхронизаторы и тормоза включает рычажной системой от общей тяги (оси IV) приводимой цилиндром ГЦ1. Цилиндр ГЦ2 управляет фиксатором.
Среди устройств которыми оснащены полуавтоматы наибольшей сложностью и протяженностью обладает кинематическая цепь привода многошпиндельной сверлильной головки. При применении головки к соответствующей коробке подач присоединен дополнительный редуктор. У модели 1К282 движение от первого из сменных колес 1 цепи главного привода посредством сцепления с ним сменного колеса 2 и через передачи 3-5-4-6 и муфту обгона передается на скользящий вал IV соединенный свалом V на суппорте. С валом V вращается водило 9 несущее инструментальные шпиндели VI с сателлитами 8 обкатывающимися внутри зубчатого колеса 7. Водило вращается с частотой приблизительно на 10% меньшей частоты вращения детали и позволяет безударно сцеплять выступы водила и зажимного приспособления перед началом обработки. Обработка производится при совместном вращении водила и детали. Инструмент при этом вращается от шпинделя станка. Движение передаваемое ранее от коробки подач отключается муфтой обгона. Частоту вращения инструментальных шпинделей определяют методом расчета планетарных редукторов исходя из частоты вращения водила и передаточного отношения зубчатых колес 7 и 8.
Компоновка механизмов.
Расположение механизмов.
Станок состоит из восьми секторов-позиций. Первая позиция – загрузочная не нуждается в приводах и ее сектор использован для размещения устройств общих для всех позиций. Каждую из остальных позиций можно рассматривать как станок связанный с другими общими приводами управлением и единством базовых деталей.
На верхней плоскости дискообразного нижнего венца 24 в секторе загрузочной позиции смонтирован редуктор главного привода 21 с электродвигателем 19. Семь коробок подач 15 расположены в секторах рабочих позиций. Эти агрегаты присоединены к центральным зубчатым колесам18 вращающимися вокруг корпуса гидроцилиндра 17 включения синхронизаторов. Шток гидроцилиндра рычажной передачей соединен золотником панели управления включения синхронизаторов 23 установленной справа от редуктора. На нижней плоскости венца под редуктором укреплена арматура освещения под коробками подач – командоаппараты 14. Все устройства этого блока накрыты верхним венцом 20 на котором установлены футляры 16 защищающие ходовые винты. Периферия блока ограждена скользящими щитками 22. На верхний торец колонны устанавливается верхний блок в сборе.
На чашеобразном основании 38 полуавтомата имеющем в центре приподнятую тумбу сосредоточены целевые механизмы. В нишах тумбы в секторах рабочих позиций установлены синхронизаторы 44 на загрузочной позиции – тормоз 40. В этом же секторе смонтированы механизмы поворота стола 39 и фиксатор 34. Редуктор 37 механизма поворота укреплен на вертикальной плоскости выполненной на периферии основания в секторе загрузочной позиции. Между IV и V позициями установлена насосная установка 1 над которой размещен командоаппарат индексации 2 получающий привод посредством горизонтального вала 45 кинематически связанного с механизмами поворота и фиксации. Над командоаппаратом индексации расположена главная панель управления 3 гидросистемы прикрепленная к одной из трех стоек основания на которых смонтирован кольцевой желоб 5 предназначенный для отвода стружки и СОЖ от стола станка. На кольце выполнены два желоба. По широкому внешнему – стружка смываемая со стола потоком жидкости транспортируется в период индексации стола скребками укрепленными на его периферии и сбрасывается на VIII позиции где наружная стенка желоба прерывается над сборником стружки 32. По внутреннему желобу прикрытому полкой стола в эту же зону стекают утечки просочившейся при переполнении внешнего кольца.
На верхней плоскости кольца установлены стойки 30 ограждения 8 на которых также закреплена магистраль 9 с кранами на всех позициях в которую через стойку между III и IV позициями нагнетается СОЖ. Стойка между IV и V позициями поддерживает электрошкаф 6 смонтированный на кронштейне 4 также прикрепленном к кольцу. Полости других стоек используются для размещения пультов управления.
В канавках основания и эмульсионного кольца установлены подвижные щитки ограждения 35. Вплотную к ним расположены трубные коммуникации гидросистемы. Они начинаются на внутренней стороне стойки гидропанели и идут к корпусу фиксатора и на тумбу основания.
На тумбе закреплен фланец 43 со скользящим в его отверстии валом 41 на нижнем конце которого смонтированы два диска 42 приводящие рычаги синхронизаторов и тормоза. Верхний конец вала соединен с тягой. Через отверстия выполненные в тумбе и фланце и через паз вала 41 проходит вал 45 привода командоаппарата индексации пересекающий основание и выходящий за пределы стойки 47 в которой установлена одна из его опор (другая опора помещается в механизме поворота стола).
На торце тумбы монтируется средний блок в сборе. Колонна центрируется на посадочном пояске тумбы ориентируется ромбическим штифтом и прикрепляется изнутри после чего фиксируется радиальными штифтами. Основание является резервуаром масла гидросистемы. Механизмы на основании отделены от резервуара настилом из стального листа.
На колонне 27 – пустотелой отливке с восьмигранной верхней частью переходящей через промежуточный цилиндрический пояс в коническую часть смонтированы узлы полуавтомата в основном определяющие его точность и жесткость. На гранях рабочих позиций закреплены стальные закаленные до высокой твердости планки образующие направляющие типа «ласточкин хвост» по которым скользят суппорты 10. Отверстия под болты крепления планок предохранены свинцовыми пробками от засорения. На закаленной конической поверхности колонны центрируется поворотный шпиндельный стол 7 удерживаемый упорным подшипником 29. Эта поверхность служит также для передачи на стол масла гидросистемы и смазки.
Через полость колонны проходят длинные рабочие валы 11 главного привода позиции а также центральная тяга 26 включения синхронизаторов и тормоза соединенная с гидроцилиндром. Тяга удерживается от поворота поперечным валом входящим в скобу на крышке закрывающей окно в колонне на загрузочной позиции.
Против крышки находится также соединительная деталь 28 трубопровода смазки имеющая отверстие для слива излишков масла.
На верхний торец колонны устанавливается верхний блок в сборе.
Вспомогательные узлы.
Справа и слева от станка устанавливаются соединенные резервуары СОЖ. В зоне VIII позиции полуавтомата против сливного желоба эмульсионного кольца на резервуар монтируется сборник стружки 32 или ее транспортер.
Краткое описание основных механизмов и их регулирование.
Редуктор главного привода и центральные зубчатые колеса.
Редуктор осуществляет передачу движения от электродвигателя главного привода га два центральные зубчатые колеса вращаемые с различными скоростями. Передние плоскости его корпуса используют для установки вспомогательных устройств (подъемника или запрессовщика).
Электродвигатель I мощность которого обуславливается заказом устанавливается через фланец 2 на корпус 3 и соединяется посредством эластичной пальцевой муфты 4 с валом-шестерней 6. Эта шестерня сцеплена с паразитным зубчатым колесом 12 на валу 10 и передающим движение на центральное зубчатое колесо высокого ряда скоростей 13. Через пару шестерен 11 и 9 вращение передается на вал 8 шестерня 7 которого сцеплена с паразитной шестерней 16 свободно вращающейся на валу 10 и находящейся в зацеплении с центральным зубчатым колесом низкого ряда скоростей 15.
Смазка опор и передач редуктора через отверстия в крышке 18 опоры центральных зубчатых колес смазываются разбрызгиванием.
Регулирование. Быстроходные валы редуктора могут нагреваться и регулирование подшипников должно производиться с учетом теплового расширения валов. Для всех валов должен обеспечиваться осевой зазор в пределах 025-03 мм определяемый при последовательном приложении к какой-либо детали соответствующего вала усилий в противоположных направлениях.
Регулирование конических роликовых подшипников на валу 6 производится гайкой 5 на валах 8 и 10 – нажимными винтами 19 установленными в крышке 18 через мембраны 17.
Подшипники центральных зубчатых колес натягиваются гайкой 14.
Агрегаты служат для настройки частоты вращения шпинделя и скорости подачи суппорта на соответствующей позиции преобразования вращательного движения привода в поступательное перемещение суппорта и автоматического изменения скорости и направления этого перемещения в соответствии с заданным циклом. В них встроены предохранительные устройства.
Шестерня 3 может скользить на шлицах вала 67 и зацепляться с одним из центральных зубчатых колес переключая позицию на высокий или низкий ряды скоростей при вращении квадратной головки винта 66 соединенного с втулкой 1 несущий штифт 2 закрепленной на ступице шестерни.
На шлицевых концах валов 67 и 69 устанавливаются сменные шестерни 65(А) и 68(Б).
На нижнем конце вала 69 закреплен червяк 6 с выполненной на нем зубчатой муфтой передающей движение главного привода на рабочий вал колонны. Червяк сцепленный с червячной шестерней 5 на валу 54 отводит цепь рабочих подач суппорта.
Настройка этой цепи осуществляется сменными шестернями 52(В) 51(Г) 48(Д) 40(Е). Шестерня 40 сообщает движение валу 41 и смонтированных на нем внутри корпуса шестерням 28 и 38 приводящими соответственно зубчатые колеса 27 и 33 смонтированных на валу 37. Корончатые выступы этих колес входят в пазы на наружных дисков фрикционных муфт с электромагнитным управлением. При включении какой-либо из муфт движение сообщается валу 37 и конической прямозубой шестерне 25 сцепленной с коническим зубчатом колесом 17 у которого на торце выполнены кулачки. Колесо 17 установлено на втулке 18 помещенной на гильзе 20. Оно удерживается от вращения относительно гильзы при сцеплении с полумуфтой 16 скользящей на шлицах под действием включающей пружины 13 определяющей тяговое усилие суппорта.
Кулачковая муфта обеспечивает возможность резания без подачи приостановке суппорта на упоре (т.н. «высотой» или «выхаживание» а так же предохранение цепи рабочих подач от перегрузок.)
Три кулачка муфты выполнены неравномерными и позволяют ей сцепляться в единственном положении. При движении суппорта вниз момент передается спиральными поверхностями кулачков при отводе – упорными. На торце каждой полумуфты выполнено также по одному высокому кулачку.
Если сопротивление движению суппорта превращает настроенное тяговое усилие то осевая составляющая на спиральных поверхностях кулачков преодолевает натяжение пружины они расцепляются и происходит проскальзывание полумуфты 17 по торцам кулачков остановившейся полумуфты 16.
В конце оборота вступают в контакт поверхности спиральных и высоких кулачков скользящая полумуфта поднимается и нажимает на планку 15 на валу 12. Перемещение этого вала посредством пальца 23 передается на рычаг 22 передающий сигнал о нарушении работы суппорта командоаппарата позиции.
Таким образом при проскальзывании торцевых поверхностей полумуфт подача прекращается и осуществляется «выстой» (выхаживание) на упоре затем подается аварийный сигнал.
Переданное муфтой движение поступает на встроенную в гильзу и соединенную с ней торцевыми кулачками гайку 10 вращение которой сообщает поступательное движение ходовому винту 21 закрепленному на суппорте. Зазор в резьбовой паре устраняется автоматически с помощью подпружиненной контргайки 8.
Привод быстрых перемещений отводится от вала 67 при помощи конических шестерен 64 и 7. Шестерня 7 смонтирована на полом валу 56.
На концах валов 56 и 46 устанавливаются обратимые шестерни 55(Ж) и 48(З) передающие движение на вал через срезную предохранительную планку 43 находящуюся в пазах втулок 42 и 44.
На валу 46 находятся электромагнитные муфты быстрого подвода 50Y11 и отвода 53Y14 и ведомые ими шестерни 39 и 62. При включении муфты 53 движение передается на блок шестерен 32 непосредственно. При включении муфты 50 движение поступает на блок 32 через паразитную шестерню 60 вращающуюся на валу 59. Поэтому переключение муфт обеспечивает реверсирование вращения блока 32 сцепленного с ним зубчатого колеса 30 на валу 37 и всего следующего общего участка цепи подач и быстрых перемещений.
Ток к электромагнитным муфтам подводится посредством щеток установленных на откидных щеткодержателях 61 и 58.
Хвостовик ходового винта проходит через отверстия нижнего венца и фланца 12 герметизируясь набором уплотнителей 21 стягиваемых гайкой 20. На этом же фланце установлена тяга 15 упора продольного хода суппорта которую можно вращать за шестигранную деталь 14 и фиксировать гайкой 13.
Ходовой винт закреплен на планке суппорта 16 с помощью втулок 17 и 19 образующих в соединении с планкой крестовую муфту. Соединение зажимается гайкой 17.
Привод командоаппарата отводится от коробки подач и скоростей. Шестерня 5 смонтированная на валу 4 во фланце коробки с помощью шлицевых муфт 6 и промежуточного валика 7 уплотняющего отверстие в нижнем венце передает вращение на червячный вал 9 в корпусе 10 командоаппарата. Червяк сцеплен с шестерней 8 на кулачковом валу.
Квадрат на конце вала 9 используется для ручного перемещения суппорта и вращения кулачкового вала.
На командоаппарат поступает также сигнал при перегрузке с суппорта. При этом палец 26 приподнимает плечо рычага 1 на оси 2. Правое плечо рычага через регулировочный болт 3 отпускает толкатель 11 приводящий в командоаппарате рычажную систему быстрого отвода и сигнализации нарушения цикла суппорта.
Регулирование. Сцепление червячной шестерни 5 регулируется прилегающими гайками конической шестерни 64 – гайкой 4 шестерни 7 – накидной гайкой 63.
Осевая жесткость гильзы 20 в сборе влияет на плавность подачи. При помощи гаек 11 и 24 производится как регулирование зацепления шестерни 17 так и затяжка подшипников гильзы таким образом чтобы при приложении к ней осевого усилия 10000 Н деформация не превышает 01 мм.
Быстроходный вал 46 подвержен температурным деформациям и в его опорах должен быть обеспечен осевой зазор 05-1 мм измеряемый между гайкой 49 и подшипником.
Командоаппарат рабочей позиции.
Командоаппарат служит для управления рабочими и холостыми ходами суппорта а также для настройки величин этих ходов. Движение на кулачковый вал и сигнал о перегрузке предохранительных муфт поступают от коробки подач.
Регулирование. Регулируются передаточные системы воздействующие на выключатели и кнопку. При этом ролики рычагов последовательно устанавливают на величину соответствующего кулачка и вращением регулировочных болтов достигают срабатывания выключателя с минимальным пережимом. Срабатывание наблюдается через прозрачную крышку.
Если длина какого-либо болта оказывается недостаточной или его головка упирается в рычаг переставляют рычаг на выключателе смонтированный на мелкозубчатом соединении в другое положение и повторяют регулировку.
Регулированием обеспечивают минимальное опережение срабатывания выключателя «КИ» перед срабатыванием выключателя «КБ» - иначе может начаться повторный цикл.
Включение кнопки сигнализации должно происходить с небольшим опережением перед срабатыванием выключателя быстрого отвода.
После каждой индексации стола шпиндели должны приобретать частоту вращения позиции в которую они транспортированы. Синхронизаторы служат для безударного соединения шпиндельной группы со стационарной частью главного привода соответствующей позиции.
Для удобства ремонта и обслуживания механизм разделен на две части.
Регулирование. Настройка времени разгона и начала замедленного включения рассмотрена при описании панели управления синхронизаторами.
Тормоз останавливает продолжающий инерционное вращение шпиндель после очередной индексации и затем снова растормаживает позволяя осуществлять ручной поворот зажимного приспособления необходимый при применении электроключа или загрузки заготовки сложной формы.
Механизм включается от привода общего с синхронизаторами сцепляется с коническими чашками предшпиндельных валов и повторяет в основном конструкцию синхронизатора но не имеет вращающихся элементов.
Стол служит для транспортирования шпинделей из позиции в позицию. Стол монтируется на конической части колонны и опирается на сдвоенный упорный подшипник.
На каждой позиции стола смонтирована шпиндельная группа на нижней плоскости – планка с пазом для ролика механизма поворота. Масло поступающее через стык с колонной в радиальные отверстия стола подается затем в каналы планок и от них с помощью шлангов – к шпинделям. В отверстиях нижней полки запрессованы стопоры для фиксации.
Регулирование. На точность обработки влияет радиальный зазор между столом и колонной который при измерении щупом у нижней плоскости стола должен находиться в пределах 003-004 мм. При большом зазоре снижается точность обработки при меньшем – возможно заклинивание стола при температурных деформациях. Величина зазора регулируется пригонкой толщины компенсаторных планок упорного подшипника стола.
Для безударного включения шпинделей конические чашки устанавливают на равной высоте. Регулирование производится в промежуточном положении стола. После измерения расстояния торцов чашек от плоскости стола домкратом нажимают на торец вала демонтируют штифт и опустив чашку корректируют ее положение на резьбовом конце вала и затем монтируют обратно с помощью домкрата.
Натяг в подшипниках верхней опоры шпинделя регулируют гайкой. Натяг опор предшпиндельного вала осуществляют гайкой.
Количество смазки поступающей на опору каждого шпинделя последовательно регулируют на V позиции с помощью дросселей наблюдая за потоком стекающим со шпиндельной шестерни.
Расход масла на позиции должен обеспечивать нагрев верхней опоры шпинделя не более 70°С.
Упорный подшипник шпиндельного стола.
Упорный подшипник обеспечивает поступательное перемещение шпинделей и жесткое сохранение их положения под действием опрокидывающих нагрузок.
Регулирование. Натяг на опоре стола устанавливают путем постепенного и последовательного заклинивания рессор до касания их центральными площадками щупов 05 мм установленных между ними и поверхностью колонны. Затем устанавливают распорные планки (их длина пригоняется индивидуально).
Шлифовка всех 16 планок для установки зазора производится комплектно. Величина снимаемого слоя 01 мм соответствует уменьшению радиального зазора на 0004 мм.
Механизмы поворота шпиндельного стола и его фиксации.
Механизмы поворота обеспечивают плавную индексацию стола а фиксатор предназначен для последующей точной угловой установки стола в рабочее положение и сохранения его под действием сил резания.
Приводом механизма служит электродвигатель соединенный с червяком сцепленным с шестерней смонтированной на валу на конце которого укреплена ведущая чашка поводковой соединительной муфты передающей движение полумуфте на валу – шестерне верхней части механизма.
Торможению по окончанию индексации осуществляется фиксационной муфтой с электромагнитным управлением.
Смазка заливаемая в корпус редуктора разбрызгивается лопастями детали.
Регулирование. Фиксатор должен включаться раньше синхронизаторов что обеспечивается регулировкой напорного золотника на панели управления синхронизаторами.
Командоаппарат индексации
По окончании рабочего цикла вслед за выключением фиксатора и разъединения синхронизаторов и тормоза с предшпиндельным валом происходит поворот стола.
Стол постоянно сцеплен с механизмом поворота : при индексации ролик водила находится в пазу одной из планок в промежуточных положениях – блокирующий палец стола помещается в канавке на поверхности водила. При двоцной индексации в период холостого хода водила движение стола прерывается.
Командоаппарат индексации служит для наладки угла поворота стола (имеющегося при различных типах индексации) определения его положения при котором допустима загрузка и обработка для настройки командных точек окончания поворота и включения шпинделей и фиксатора а также контроля положения фиксатора. Эти функции выполняются воздействием кулачков на путевые выключатели.
При одинарной индексации с обеих сторон планки устанавливаются по два типа кулачков. При срабатывании каждого из роликов водила последовательного поступают команды на включение шпинделей и останов механизма поворота.
При двойной индексации с двумя загрузочными позициями на планке устанавливаются лишь два различных кулачка в результате чего выключатели срабатывают только после полного поворота планки.
Останов поворота происходит после каждой индексации разрешение на включение шпинделей возможно лишь через позицию.
Регулирование. Согласование угловых положений водила и кулачков командоаппарата осуществляется поворотом планки при ослабленных клиновых элементах таким образом чтобы в момент выхода ролика из планки кулачок вызвал срабатывание выключателя. При регулировании обеспечивают останов ролика на расстоянии не менее 30-50 мм от следующей планки пользуясь угловой перестановкой рычагов выключателей.
Основные типы суппортов.
Для выполнения наиболее распространенных видов обработки служат суппорты различного назначения.
Вертикальный – для выполнения обработок осуществляемых вертикальным перемещением инструмента.
Универсальный – для последовательного продольного а затем поперечного или углового точения с возвратом по той же траектории.
Параллельного действия – для обработки деталей двумя группами инструмента одна из которых имеет вертикальное перемещение а другая последовательно вертикальное и затем горизонтальное. Этот суппорт имеет наименьшую жесткость и применяется исключительно при недостатке рабочих позиций.
Суппорт с приводом сверлильной головки – применяется для обработки нецентральных отверстий планетарными головками без остановки шпинделя соответствующей позиции.
Суппорт с расточной головкой – предназначен для чистовой обработки центральных отверстий диаметром от 20 до 100 мм. Имеет индивидуальный привод.
В качестве инструмента применяются расточные головки. Все суппорты имеют одинаковые направляющие методы присоединения ходового винта тяги продольного упора смазки и регулирования зазора в направляющих колонны. Смазка на направляющие поступает при нажатии золотника 2.
Вертикальный суппорт.
Суппорт работает по упору нижнего положения 12 кольцевой выступ которого «в» может контактировать с торцом «б» отверстия корпуса. Положение упора по высоте устанавливается путем регулирования его резьбового соединения с тягой 10.
По окончании регулировки натяг в резьбе осуществляется гайками 6 и11. Зазор в направляющих суппорта под щуп 003 мм регулируется клином 3 с помощью торцовых винтов.
Универсальный суппорт.
Каретка скользит по планкам колонны. В отверстиях каретки монтируются механизмы изменения направления точения «Замок» корпус которого закреплен на крышке 8 и фланец 2 с реечными шестернями 3 и 5.
Суппорт работает по упорам. Упор 2 фиксирует исходное положение ползуна упор 9 определяет его конечное положение упор 11 уменьшает перекос ползуна при посадке на упор 9.
Регулирование. Зазоры в направляющих каретки и ползуна под щуп 003 мм устанавливаются клиньями 1 и 10 регулируемыми торцовыми болтами.
Устранение зазоров в реечных передачах производится для продольной рейки 10 поворотом фланца для рейки ползуна – пригонкой ее опорной стороны.
Суппорт параллельного действия.
На передней стороне каретки 8 выполнены два направляющих паза. В левом (прямоугольном) скользит линейка 3 с наклонным ручьем имеющим на концах вертикальные участки. В правом (типа «ласточкин хвост») перемещается продольный ползун 10. В отверстии каретки смонтирован механизм «замок» 12 одинаковый с универсальным суппортом.
Направление подачи и ее скорость зависит от формы ручья на линейке 3. При отводе суппорта движения повторяются в обратной последовательности.
Суппорт работает по упорам. Упор 13 обеспечивает сохранение соединения гребня рейки со стопором замка. Упором конечного положения поперечного суппорта является эксцентриковая шейка «г» контактирующая с поверхностью «в» окна плиты в котором этот фланец перемещается.
Регулирование. Зазоры в направляющих устанавливаются клиньями регулируемыми торцовыми болтами. Зазор по направляющим планкам поперечного суппорта обеспечивается их пригонкой.
Регулирование замка производится так же как в универсальном суппорте.
Суппорт с приводом сверлильной головки.
При применении суппорта на верхней плоскости коробки подач соответствующей позиции устанавливается редуктор привода вращения водила головки.
Работа головки и ее привода рассмотрена при описании кинематической схемы.
Регулирование. Каретка регулируется одинаково с вертикальным суппортом. Натяг в подшипниках шпинделя устанавливается гайкой 7.
Суппорт с расточной головкой.
Каретка суппорта 9 в сборе полностью заимствуется от суппорта сверлильной головки.
Приводом вращения шпинделя служит электродвигатель 2 с его шкива 4 движение передается клиновыми ремнями на шкив 5. Двигатель установлен на кронштейне 12 смонтированном на корпусе головки. На другой стороне кронштейна прикреплен пульт управления.
Смазка подшипников шпинделя консистентной смазкой производится через масленку установленную на верхнем фланце его корпуса.
Регулирование. Каретка регулируется одинаково с суппортом сверлильной головки. Регулирование натяжения подшипников шпинделя головки производится шлифовкой установленных между ними колец.
Натяжение ременной передачи осуществляется перемещением кронштейна двигателя относительно корпуса головки.
Электрооборудование.
В полуавтоматах применены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором контакторы реле выключатели и другие стандартные элементы электрооборудования.
В случае возникновения опасной ситуации при угрозе поломки станка или порчи заготовок а также в других экстренных случаях необходимо в наикратчайший срок выключить все электроприводы станка. Для этого на каждом пульте управления имеется кнопка СА. Этой же цели можно добиться отключив вводной выключатель ВВ.
Система охлаждения и отвода стружки.
Симметрично загрузочной позиции расположены два резервуара 1 и 13 смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на крышки которых устанавливается настил для обслуживания станка. На правом резервуаре в секторе VIII позиции устанавливается транспортер стружки или ее сборник в левом - смонтирован электронасос 2.
Насос нагнетает жидкость по шлангу 3в одну из стоек эмульсионного кольца от которой СОЖ подается ко всем позициям.
Количество СОЖ регулируется краном установленном на стойках. Жидкость и стружка сбрасывается через проем эмульсионного кольца.
При применении транспортера на задней стенке короба 8 устанавливается червячный редуктор 7 приводимый гидромотором. Вал редуктора проходящий через систему уплотнений сквозь стенку короба соединен посредством вала 10 имеющего шарнирные опоры со штоком 11 подающим стружку по колонному ложу за пределы станка. Жидкость сливается через окно «а» лотка и подвергаясь первичной очистке перфорацией фильтра 12 попадает в резервуар в котором очищается проходя по лабиринту между перегородками. Далее жидкость проходит по шлангу накрытому мостиком 6 в левый резервуар – к насосу. Защиту от брызг осуществляет резиновая шторка 9.
Транспортер обеспечивает удовлетворительное удаление дробленой стружки. При сливной стружке устанавливается короб 4 сборника в котором помещена емкость 5. через ее заднюю перфорированную стенку жидкость протекает в резервуар.
Обеспечение безопасности работы.
Безопасность труда на полуавтоматах достигается соответствием их требованиям ГОСТ 12.2.009-80; СТ СЭВ 538-77; СТ СЭВ 539-77; СТ СЭВ 540-77 а также следующим конкретизированным требованиям:
Внутренние поверхности корпусов коробок подач и редуктора главного движения полуавтомата окрашены в золотисто-желтый сигнальный цвет.
Вся зона обработки закрыта кольцевым ограждением.
Механизм подачи суппорта имеет кулачковую предохранительную муфту обеспечивающую «выстой» и последующий отвод суппорта при возникновении перегрузок.
Перемещение суппортов ограничивается в крайних положениях путевыми выключателями дающими команды на останов подачи.
В гидравлическом приводе патрона предусмотрены обратные клапаны исключающие падение давления в гидравлическом приводе в случае прекращения подачи масла.
Управление зажимными механизированными устройствами возможно только на загрузочной позиции где отсутствует привод вращения шпинделя.
Корректированный уровень звуковой мощности не должен превышать 108 дБ.
Вводные выключатели снабжены указателем в виде мигающего индикаторного устройства показывающего состояние его контактов.
На электрошкафе установлен знак напряжения по ГОСТ 12.4.027-76.
Двери электоршкафов полуавтомата запираются специальными замками.
На полуавтоматах имеются кнопки «Стоп» с фиксацией (аварийная) с грибовидным толкателем красного цвета увеличенного размера установленная на пультах позиций и на электрошкафе.
В соответствии с ГОСТ 14254-80 шкафы электрооборудования и клеммные коробки имеют исполнение по степени защищенности 1Р54.
Пульты управления имеют степень защищенности 1Р44.
Полуавтоматы отвечают требованиям ГОСТ 12.2.049-80.
Наряду с соблюдением общих правил и инструкций по технике безопасности необходимо руководствоваться рядом требований связанных с конструктивными особенностями полуавтомата.
Опасной зоной станка является все рабочие позиции.
Кольцевое расположение позиций затрудняет обзор части из них. Станок имеет дублирующие кнопки на всех позициях. Поэтому работать на станке можно лишь исключив возможность воздействия посторонних лиц на органы управления. При совместной работе (оператор наладчик и др.) все действия персонала должны быть согласованы.
Удаленные позиции обслуживаются при обходе станка поэтому проход вокруг него должен быть свободен.
При нарушении работы позиций вблизи от оператора суппорт отводят рукояткой командоаппарата. Попытка обегания станка для такого же действия на отдельной позиции может привести к падению и травмам. В этом случае необходимо выключить подачу на всех позициях выключателем на главном пульте управления или произвести аварийное выключение станка.
Основные механизмы расположены высоко от настила.
Для доступа к ним требуется применение приспособлений обеспечивающих безопасность и удобство работы на высоте. Недопустимо работать балансируя на ограждении или используя в качестве подставки случайные предметы (тару заготовки и т.п.).
Удобны легкие переносные площадки опирающиеся на элементы полуавтоматов (ограждение нижний венец и т.п.). Низкие площадки применяются в основном для настройки станка высокие – для ремонтных работ.
После окончания работ в верхней части полуавтомата необходимо проверить отсутствие посторонних предметов и установку шплинтов на концах валов сменных шестерен и закрыть щитки ограждения предохраненные от выпадения опоясывающей цепочкой.
Опасно выпадение заготовки из зажимного приспособления (это приводит также к повреждениям станка). Для предотвращения этого необходимо соблюдать правила обслуживания гидросистемы полуавтомата следить за исправностью оснастки отбраковывать заготовки с увеличенными припусками и другими дефектами.
Зажимные приспособления приводимые гидроцилиндром как правило не обладают самоторможением. После включения станка надо убедиться в надежном закреплении заготовок и лишь после этого начинать обработку.
При применении сверлильных головок следует учитывать что их рабочая часть начинает вращаться одновременно с электродвигателем главного привода до включения шпинделей.
При использовании электромеханического ключа нельзя начинать поворот стола не выведя его из зажимного приспособления.
Для защиты от стружки и брызг СОЖ на рабочих позициях применяют дополнительные щитки устанавливаемые на основное ограждение станка.
Эстетика и эргономика.
Основу формы станка задает его несущая конструкция а также наиболее крупные формообразующие элементы.
Вертикальная линия колонны с 8 шпинделями указывает на то что станок-полуавтомат вертикального действия. Зона обработки защищена щитком.
Достигнутая жесткость и виброустойчивость станка сочетается с минимальными затратами материала. Рациональная конструкторская схема и расчет несущей основы станка является надежным фундаментом его композиционной выразительности.
Отдельные блоки конструкции хорошо просматриваются и выражают составной характер формы. Композиционное равновесие станка достигается соподчинением элементов по форме цвету тону и пластике.
В станке хорошо выявлены места сочленений элементов и основания.
Четкий строй вертикалей придает форме большую условность.
В конструкции станка последовательно развит принцип подобия большого и малого как основа гармонизации.
Станок окрашивается в серо-зеленый цвет который удачно увязывается с объемно-пространственной структурой объекта.
Удобно расположены органы управления оператора. Обслуживание станка не вызывает трудностей.
Станок работает как со станочником так и с промышленным роботом М20П имеется возможность использования станка в безлюдной технологии.
Часть II. Конструкторские расчеты.
Расчет мощности главного привода станка.
) Допускаемое отклонение на литье по ГОСТ 2009-55
для диаметров от 120 до 260 мм
) Припуск на механическую обработку для этих диаметров
) Наибольшую глубину резания принимаем t =14+49=63 мм
раскладываем на tчерн=4 мм
tполучист=23 мм соответственно для черновой и получистовой обработки
) Считаем что на одной позиции работает 3 резца.
) Подача выбирается по карте №18 стр.200 («Нормативы по режимам резания при многоинструментальной обработке») для обработки стали:
при черновой обработке число резцов 3-5 в наладке и глубина резания до 5 мм подача S=035-025 ммоб
Принимаем Sрасч=03 ммоб
) Усилие резания определяется по карте 47 лист 1 стр. 260
материал – сталь в = 80 кгмм2
резец Т15К6 - Кмр=096
) Наибольший крутящий момент на шпинделе
) Скорость резания определяется по карте 25 стр. 220
Кпv=08 при работе по корке
Период стойкости Т=240 мин
Kzv=0.63 (3 резца в блоке)
Kmv=1.0 (сталь в=70÷80 кгмм2)
Knv=1.0 (резец Т15К6)
) Расчетное число оборотов шпинделя при контроле передается наибольший крутящий момент
Принимаем n=82 обмин
) Мощность на шпинделе
) Определение мощности главного привода станка.
Считая что из 7 рабочих позиций 4 позиции будут заняты на черновой и получистовой обработке а 3 позиции на чистовой обработке определим мощности резания
Так как не была учтена мощность затраченная на чистовых позициях и учитывая перспективу увеличения скорости резания принимаем
Расчет станка ведется по максимальной мощности главного двигателя.
Расчет режимов резания.
При определениии скорости резания:
Cv – коэффициент в формуле определения скорости резания;
Kг - коэффициент характерезующий группу стали по обрабатываемости;
Kиv – поправочный коэффициент учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания;
Kпv – поправочный коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания;
Kmv – поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;
nv – показатель степени в формуле определения
Kv – поправочный коэффициент на скорость резания;
KTи – коэффициент изменения периода стойкости в зависимости от числа одновременно работающих инструментов;
KТс – коэффициент изменения периода стойкости в зависимости от числа одновременно обслуживаемых станков;
Kj – поправочный коэффициент учитывающий влияние главного угла в плане на скорость резания;
Kj1v – поправочный коэффициент учитывающий влияние вспомогательного угла в плане на скорость резания;
V – действительная скорость резания;
n – частота вращения шпинделя;
При определении силы резания:
Cp – коэффициент в формуле определения силы резания;
Kp – поправочный коэффициент учитывающий влияние геометрии инструмента на силу резания;
Kjp – поправочный коэффициент учитывающий влияние главного угла в плане на силу резания;
Kgp – поправочный коэффициент учитывающий влияние переднего угла на силу резания;
Krp – поправочный коэффициент учитывающий влияние радиуса при вершине резца на силу резания;
Pz – сила резания при точении;
Cm – коэффициент в формуле определения Mкр;
Mкр – крутящий момент на шпинделе станка при сверлении;
Ne – мощность резания;
Точение наружной цилиндрической поверхности.
Растачивание отверстия.
Сверление отверстия.
Расчет подшипников качения главного привода.
Сила действующая на средние подшипники:
Эквивалентная загрузка IV и V валов: 3 позиции загружены максимальными моментами по шпинделю Мmax=100кг·м а остальные 4 позиции – средним эквивалентным моментом.
Суммарная проекция на ось Х:
Суммарная проекция на ось Y:
Осевая сила А=50 кг (вес шестерни и верхнего подшипника)
(упорный подшипник )
Схема загрузки вала в плоскости действия силы Р11 и в плоскости перпендикулярной к ней:
Осевая сила А=Рпр+Q11-=316-21+144=439 кг
Расчет валов цепи главного привода.
Расчет валов ведется по максимальной нагрузке. Вал VII и верхняя часть VII вала рассчитывается по эквивалентному моменту. Определение реакций в опорах в расчете подшипников.
Опасное сечение I-I – уступ с галтелью
Мизг в опасных сечениях:
VI вал (верхняя часть).
- опасное сечение 1-1 – кольцевая канавка
VI вал (средняя часть).
- опасное сечение – шлицы на концах вала кольцевая канавка
VII вал (нижняя часть).
Опасное сечение 2-2 – кольцевая канавка
VII вал (верхняя часть).
- кольцевая канавка на шлицевой части вала
А.Г. Косилова Р.К. Мещерякова Справочник технолога-машиностроения 1 том издание переработанное и дополненное – М.: Машиностроение 1985.
А.Г. Косилова Р.К. Мещерякова Справочник технолога-машиностроения 2 том издание переработанное и дополненное – М.: Машиностроение 1985.
А.М. Итин Ю.Я. Родичев. Наладка и эксплуатация токарных многошпиндельных полуавтоматов –М.: Машиностроение 1977
А.А. Гусев Е.Р. Ковальчук И.М. Колесов и др. Технология машиностроения: учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов – М.: Машиностроение 1986
М.А. Ансеров. Приспособление для металлорежущих станков. - М.: Машиностроение 1964

Стол.spw

КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана
Кольцо уплотнительное
-6g х 7.58.35Х.01 ГОСТ Р 1491-80
Подшипник 6-50205 К ГОСТ 2893-82
Подшипник 6-10904 К ГОСТ 8338-75
Шпонка 2-8 х 7 х 15 ГОСТ 23360-78
08Х18Н12Т.Ти9 ГОСТ 11371-72

стол.cdw

КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана
Прилегание призонных болтов проверить по блеску на всей длине.
Контакт по зубу фиксатора не менее 75%.
Течь масла через уплотнительные кольца и в местах
соединений не допускается.
* размеры для справок.

Кинематическая схема.cdw

Кинематическая схема
(силовое исполнение)
КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана

Синхронизатор СЧ1.cdw

График изменения совместного
Продольный разрез А-А.
КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана
Технические условия для испытания синхронизаторов
Усилие сжатия пружин должно быть Р
Усилие включения конуса в момент разгона при натяге 5мм Р
Усилие включения конуса при натяге 25мм (зубчатая муфта полностью включена) должно быть не более 348
Время разгона конусом (трением) массы У=40 кгм сек
до 1250 обмин должно быть не более 4 сек.
Произвести 10 включений.
Нагрев подшипников при холостом обгоне не должен превышать 50

кинсхема.cdw

Кинематическая схема
(силовое исполнение)
КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана

Коробка подач с ЭММ.cdw