Устройство токарно-револьверного автомата модели 1А118

Токарно-револьверный автомат 1А118 имеет электромеханический привод, состоящий из источника движения — электродвигателя М (см. рис. 1.40) и совокупности механизмов, передающих движения исполнительным узлам станка. Привод станка обеспечивает вращение шпинделя с заготовкой (главное движение резания), движения подач и вспомогательные перемещения поперечных (переднего и заднего), вертикального и револьверного суппортов; вращение шпинделя механизма обгона и быстрого сверления револьверной головки, периодические делительные повороты револьверной головки, перемещения зажимной и подающей цанг, используемых для выдвижения прутковой заготовки из шпинделя и закрепления её в исходном для начала обработки положении.

Кроме того, для осуществления автоматического цикла работы станка вращение от электродвигателя М сообщается трём управляющим валам: главному распределительному XII (рис. 1.40), вспомогательному управляющему VIII и валу XI.

Для передачи исполнительным механизмам движений и согласования параметров этих движений в станке-автомате предусмотрены соответствующие кинематические цепи, состоящие из последовательно соединённых механизмов, в том числе различных типов передач. Проставленные у элементов передач цифры, обозначают: для зубчатой передачи — числа зубьев колёс, для червячной передачи — число заходов червяка (k) и число зубьев червячного колеса, для ременной передачи — диаметры шкивов, для цепной передачи — числа зубьев звёздочек. Числа зубьев сменных зубчатых колёс обозначены на схеме строчными буквами (без индексов и с индексами) а, b, а₁, b₁, c₁, d₁ и др.

Кинематическая цепь вращения шпинделя включает электродвигатель М и механизмы передачи движения от электродвигателя к шпинделю станка (ШП) Она предназначена для сообщения заготовке вращения, являющегося при обработке главным движением резания. Формула кинематической связи механизмов этой цепи может быть представлена в следующем виде:

22/60 - II - 27/55 (механизм перебора)

М - I М₅ - III - a/b - IV - 38/42 - V -

— 157/110 — шпиндель (ШП).

В автоматическом режиме работы при установленных на станке сменных зубчатых колёсах a и b с конкретными числами зубьев шпиндель станка может иметь одну из двух частот вращения. Переключение вращения шпинделя с одной частоты на другую происходит от упоров диска К₃, расположенного на валу XII. Упоры в заданный технологическим процессом момент времени воздействуют на конечные выключатели «E» и включают один из электромагнитов «A» или «B», управляющих работой фрикционной муфты М₅. При включении муфты М₅ влево вращение от электродвигателя поступает на вал I и через муфту М₅ на вал III с неподвижно закреплённым на нём сменным зубчатым колесом a.

При включении муфты М₅ вправо в кинематическую цепь вводится механизм перебора, состоящий из двух пар зубчатых колёс 22/60 и 27/55. Вращение на вал III и зубчатую передачу a/b поступает от вала I через эти зубчатые передачи. Частота вращения шпинделя в случае включения механизма перебора уменьшается в 5,55 раза. Сменные зубчатые колёса a и b гитары скоростей, прилагаемые к станку, дают возможность изменять передаточное отношение зубчатой пары между валами III и IV и получать восемь различных передаточных отношений. Это обеспечивает (с учётом возможности включения механизма перебора) 16 различных частот вращения шпинделя в диапазоне от 151 до 3895 об/мин.

Кинематические цепи подач поперечных, вертикального и продольного суппортов (рис. 1.41) представляют собой кулачковые механизмы, преобразующие вращения дисковых кулачков в возвратно-посту-пательные движения соответствующих суппортов.

Движения поперечных (переднего и заднего) суппортов осуществляются от кулачков K₆ и К₇ (см. рис. 1.40). Схема работы механизма подачи переднего суппорта представлена на рис. 1.41, а. Возврат суппорта и силовой контакт нижнего ролика рычага Р с кулачком осуществляется пружиной П. Фасонная поверхность кулачка является своеобразной «записью» программы работы суппорта.

Рис. 1.41. Механизмы перемещений переднего (а) и револьверного (б) суппортов

При скольжении ролика по цилиндрическому участку кулачка суппорт остаётся неподвижным. Разность (d₁ – d₀)/2 восходящего участка определяет длину хода суппорта в направлении движения подачи D_S. Угол подъёма этого же участка определяет скорость движения подачи υ_S. Отвод суппорта происходит при движении ролика по нисходящему участку кулачка. По такой же схеме работает и задний суппорт станка. Каждый поперечный суппорт один раз за цикл обработки подводится к заготовке. Поэтому кулачки К₆ и К₇ (см. рис. 1.40), управляющие поперечными суппортами, имеют по одному выступу.

Управление работой верхнего суппорта осуществляется аналогичным способом от кулачка К₅.

Управляющий кулачок К₁₀ револьверного суппорта может иметь до шести выступов (в соответствии с числом гнёзд револьверной головки), занятых режущими инструментами (рис. 1.41, б). Разные скорости подач и пути перемещений для каждого из инструментов револьверной головки определяются формой соответствующих выступов кулачка К₁₀.

Определённая очерёдность вступления в работу суппортов обуславливается угловым расположением кулачков К₅, К₆, К₇, К₁₀ на валах XII и XI друг относительно друга.

Кинематические цепи вращения вспомогательного управляющего и главного распределительного валов. Формула кинематических связей механизмов цепи привода вспомогательного управляющего вала VIII записывается в следующем виде:

М - I - 22/60 - II - 33/51 - VI - 107/160 - VII - 34/50 - М₁ - VIII.

При включённом электродвигателе М вращение через ряд передач поступает на свободно сидящее на вспомогательном управляющем валу VIII колесо 50. На вал VIII вращение с этого колеса передаётся при включении рукояткой Р₁ кулачковой муфты М₁. Из формулы кинематических связей следует, что вспомогательный управляющий вал имеет постоянную частоту вращения,равную 150 об/мин.

Согласование частот вращения главного распределительного XII и вспомогательного управляющего VIII валов осуществляют по приведённой ниже формуле их кинематических связей:

VIII - 45/67- IX - a₁/b₁ - c₁/d₁ - X - 2/40 - XI - 38/38 - XII.

Гитару сменных зубчатых колёс в этой цепи, включающую две последовательно расположенные пары зубчатых колёс (a₁/b₁ и c₁/d₁), используют для настройки частоты вращения главного распределительного вала XII, определяемую длительностью автоматического цикла изготовления детали.

Включение вращения главного распределительного вала XII происходит одновременно с включением вспомогательного вала рукояткой Р₁. Передаточное отношение гитары сменных зубчатых колёс i_г = при наладке станка находят из уравнения кинематического баланса цепи, приведённого далее в виде следующей формулы:

,

где n_грв — частота вращения главного распределительного вала XII, об/мин; n_врв — частота вращения вспомогательного распределительного вала VIII, об/мин.

Из неё следует, что

.

Входящую в данную формулу частоту вращения вспомогательного распределительного вала n_врв, об/мин, определяют из уравнения кинематического баланса цепи вращения вспомогательного распределительного вала:

n_врв = 1420 .

Частоту вращения главного распределительного вала n_грв, об/мин, принимают равной

n_грв = 1/Т_ц,

где Т_ц — период автоматического цикла станка, соответствующий расчётному времени изготовления одной детали, мин.

Кинематическая цепь перемещения и закрепления прутка. Данная кинематическая цепь предназначена для выдвижения прутковой заготовки через отверстие в шпинделе на заданную длину с последующим закреплением выдвинутого прутка. Реализация этих перемещений обеспечивается автоматической работой подающей и зажимной цанг.

Зажимная цанга служит для закрепления заготовки — прутка в период его обработки и раскрепления прутка после отрезания изготовленной детали для перемещения прутка в рабочую позицию с последующим изготовлением очередной детали. Перемещение прутка в новую позицию осуществляет подающая цанга.

Формула кинематических связей механизмов цепи имеет следующий вид:

К₁ – подающая цанга,

VIII - М₃ - 42/42 - XIII

К₂ – зажимная цанга.

Включение цепи осуществляется автоматически упором на барабане К₈ (см. рис. 1.40) через однооборотную кулачковую муфту М₃, расположенную на валу VIII. Муфта М₃ называется однооборотной, поскольку соединяет зубчатое колесо 42 с постоянно вращающимся валом VIII только на время одного оборота вала. В течение этого оборота через передачу 42–42 происходит один оборот вала XIII с кулачками К₁ и К₂, управляющими соответственно подающей 1 и зажимной 2 цангами (рис. 1.42).

Преобразование вращения вала XIII в поступательное перемещение подающей и зажимной цанг происходит с помощью цилиндрических кулачковых механизмов К₁ и К₂, на которых программы движений соответствующих цанг и согласование их действия во времени заданы формой (наклоном) канавок на цилиндрической поверхности кулачков. За время одного оборота вала XIII последовательно происходит:

Рис. 1.42. Этапы работы механизма подачи и зажима прутка

— отвод подающей цанги 1 влево во время отрезки готовой детали, цанга скользит по прутку, так как зажимная цанга 2 сжатыми лепестками удерживает пруток в неизменном положении (рис. 1.42, а);

— остановка вращения шпинделя;

— раскрепление зажимной цанги при её движении вправо одновременно с подводом револьверного суппорта с упором 3 в револьверной головке на расстояние ℓ от торца цанги (рис. 1.42, б);

— движение подающей цанги 2 вместе с прутком вправо до касания прутком упора 3 (рис. 1.42, в);

— закрепление прутка зажимной цангой 2 при её движении влево (рис. 1.42, г);

— включение вращения шпинделя.

Кинематическая цепь вращения шпинделя механизма обгона и быстрого сверления начинается от вспомогательного распределительного вала VIII и заканчивается инструментальным шпинделем XIX, расположенным в одном из гнезд револьверной головки. В это гнездо устанавливают сверло, метчик или плашку.

Включение кинематической цепи обгона и быстрого сверления происходит с помощью рычага от переналаживаемого упора на диске К₄, расположенного на главном распределительном валу XII. Рычаг включает однооборотную кулачковую муфту М₂ в тот момент, когда в рабочей позиции находится гнездо револьверной головки, несущее инструментальный шпиндель со сверлом или метчиком (плашкой). Муфта М₂ соединяет вращающийся вспомогательный распределительный вал VIII со звёздочкой 18 цепной передачи 18/11 на время одного оборота вала VIII. Вращение через цепную передачу поступает на вал XVI, а далее через систему механизмов на шпиндель механизма обгона и быстрого сверления XIX. Частота вращения шпинделя имеет постоянное значение (n = 700 об/мин).

Ниже приведена формула кинематических связей этой цепи:

VIII - М₂ - 18/11 - XVI - 43/30 - XVII - 21/15 - XX -17/12 - XIX (инструментальный шпиндель).

Кинематические цепи продольного перемещения револьверного суппорта и поворота револьверной головки. За период автоматического цикла работы станка (время изготовления одной детали) револьверный суппорт может совершать до шести циклов движений. Каждый цикл включает: быстрый подвод суппорта к заготовке, движение продольной подачи суппорта (рабочий ход), быстрый отвод, поворот револьверной головки на 1/6 оборота и фиксацию её в этой позиции. Все эти движения во времени протекают в последовательности, определяемой конструкциями механизмов поворота револьверной головки и продольных перемещений револьверного суппорта и особенностями работы их приводов. Схема работы механизма продольных перемещений револьверного суппорта и устройство механизма поворота револьверной головки представлены на рисунках 1.41, б и 1.43.

Рис. 1.43. Механизмы револьверной головки

Кинематическая цепь поворота револьверной головки 1 обеспечивает перемещение на рабочую позицию режущих инструментов, устанавливаемых с помощью державок в гнёзда (отверстия) револьверной головки, в заданной технологическим процессом последовательности. Срабатывание цепи и поворот револьверной головки на 1/6 часть окружности происходят после каждого отвода револьверного суппорта в исходное положение по командам упоров на барабане К₉ главного распределительного вала XII, включающих рычагом однооборотную муфту М₄ (см. рис. 1.40).

При включении муфты М₄ вращение от вспомогательного управляющего вала VIII через эту муфту поступает на зубчатое колесо 32, которое через зубчатые колёса 66/32 и 32/32 сообщает один оборот кривошипному валику XV (рис. 1.43). За первую половину оборота валика суппорт (при неподвижной рейке 6) отойдет вправо на расстояние, равное удвоенному радиусу R, определяющему положение кривошипного пальца П на эксцентрике Ж. Одновременно торцовый кулачок 4, действуя на двуплечий рычаг 5, выводит фиксатор 2 из отверстия револьверной головки 1. После этого палец И диска Д₁ входит в один из шести пазов диска Д₂ и поворачивает револьверную головку на 60 градусов. Палец двуплечего рычага 5, перемещаясь по кривой спада торцового кулачка 4, освобождает фиксатор 2, который под действием пружины 3 фиксирует револьверную головку на новой позиции. Кривошипный валик XV, продолжая вращаться, за время второй половины оборота переводит кривошип Ж в крайнее правое положение, подготавливая выполнение следующего перехода.

Движение продольной подачи револьверный суппорт получает от кулачка К₁₀, расположенного на валу XI, по следующей кинематической цепи (см. рис. 1.40):

VIII - 45/67 - IX - a₁/b₁ - c₁/d₁ - X - 2/40 - XI - К₁₀ - рычаг 8 - зубчатый сектор - рейка – револьверная головка (РГ).

Во время рабочего хода револьверного суппорта звенья кривошипно-шатунного механизма (Л, П, Ж) неподвижны и находятся в положении, указанном на рисунке 1.43. Рейка 6 оказывается жёстко связанной с валиком XV и с суппортом. Следовательно, при движении пустотелой рейки 6 будет перемещаться суппорт с револьверной головкой.

Одновременно будет сжиматься пружина 7, усилием которой ролик рычага 8 прижимается к кулачку К₁₀. По окончании рабочего хода ролик переходит с кривой рабочего хода кулачка К₁₀ на кривую спада, и револьверный суппорт под действием пружины 7 отходит назад на величину спада кривой. После этого отхода включаются кинематические цепи быстрого отвода суппорта, поворота револьверной головки на 1/6 оборота и быстрого подвода суппорта к начальной позиции, с которой начинается движение продольной подачи от кулачка К₁₀.

Формула кинематических связей этой цепи имеет следующий вид:

VIII – 32/66 – 66/32 – XIV – 32/32 – XV – Д₁/Д₂ – револьверная головка (РГ).