Зубообрабатывающие станки с ЧПУ

 

Наибольшее развитие получили зубофрезерные и зубодолбежные станки с ЧПУ, но применяют также зубошлифовальные и шлицешлифовальные станки с ЧПУ. По уровню автоматизации наладки эти станки можно разделить на две группы: станки для мелкосерийного и серийного производства зубчатых колес.

В станках для мелкосерийного производства при помощи устройства ЧПУ автоматизируется установка числа зубьев и угла наклона обрабатываемых колес, параметры обработки, режимы резания и цикл обработки, перемещение рабочих органов в исходное положение. Вручную только закрепляют заготовку и инструмент. В таких станках механические связи заменены электронными. Для управления используют современные устройства ЧПУ типа CNC и HNC.

Станки для серийного производства имеют меньший уровень автоматизации. В них сохраняются механические кинематические связи. С пульта управления устанавливают параметры и режим обработки, цикл и перемещение рабочих органов в исходное положение. Для автоматизации цикла и наладки используют системы с элементами ЧПУ на основе позиционных или контурных систем ЧПУ.

 

Дальнейшее развитие этой группы станков с ЧПУ – создание переналаживаемых автоматических линий и участков, а также зубообрабатывающих модулей. Модули на основе зубофрезерных станков ЧПУ имеют магазины инструментов и заготовок, магазин оснастки для установки заготовки на станке, перегружатели инструмента и магазинов заготовок и оснастки. В автоматический цикл работы модуля входят: автоматическая загрузка заготовки, её обработка и складирование в магазин обработанных деталей; смена инструмента и оснастки для крепления заготовки при соответствующем позиционировании рабочих органов станка для смены оснастки и инструмента; перемещение всех рабочих органов в исходное положение в начале цикла.

 

 

Резьбофрезерные станки

 

А Станки для фрезерования резьб получили значительное распространение в промышленности, вытесняя, зачастую, обработку резьбы точением. Фрезерованная резьба является в достаточной степени точной, хотя и уступает резьбе, изготовленной на токарно-винторезном станке. Фрезеровать можно как наружные, так и внутренние резьбы.

Фрезерованная резьба применяется во многих случаях без всякой дополнительной обработки, и только для таких ответственных изделий, как, например, ходовые винты токарно-винторезных станков, после фрезерования резьбы, производится её отделка. Фрезерованием могут быть образованы резьбы любого профиля, за исключением прямоугольного, так как для возможности фрезерования винтовой канавки резьбы требуется чтобы боковая сторона профиля составляла по меньшей мере 3° с прямой, перпендикулярной к оси винта. Фрезерованная короткая резьба значительно превосходит по точности и по качеству поверхности резьбу, обработанную плашкой или метчиком.

Различают станки для фрезерования коротких и длинных резьб. Станки первого типа работают гребенчатыми резьбовыми фрезами (рис. 12.1,б). Врезание происходит за часть оборота и нарезание резьбы – за один оборот детали. Станки второго типа работают дисковыми резьбовыми фрезами (рис. 12.1,а). На них производится обработка ходовых винтов, длинных червяков и т.д. Возможно также фрезерование винтовых и прямых канавок дисковыми фрезами, зубчатых колес и шлицевых валов червячными фрезами.

Б Устройство станков для обработки длинных резьб следующее (рис. 12.2). На станине Е находятся (подобно токарному станку) передняя А и задняя Г бабки, служащие для установки обрабатываемого изделия; между бабками располагается продольно-подвижный суппорт Б, на котором находится поперечная каретка Ж с фрезерной головкой В.

Фрезы устанавливают на шпинделе фрезерной головки, которая сделана поворотной. При работе дисковой фрезой ось шпинделя устанавливается так, чтобы плоскость вращения дисковой фрезы совпадала с направлением фрезеруемой канавки. Червячной фрезе придают такое положение, при котором направление её витков совпадает с направлением обрабатываемых впадин.

 

На универсальных резьбофрезерных станках можно производить следующие основные виды работ:

- фрезерование однозаходных и многозаходных резьб с нормальным шагом дисковой фрезой;

- фрезерование винтовых канавок с большим шагом дисковыми фрезами;

- фрезерование продольных пазов различного профиля и вида методом копирования дисковыми фрезами;

- фрезерование шлицевых валиков и цилиндрических зубчатых колёс червячными фрезами методом обкатки.

 

В Кинематика станка модели 561 для фрезерования длинных резьб (см. рис. 12.2)

1) Цепь главного движения (вращения фрезы): n_дв ®n_ф

2) Цепь окружной подачи (вращения заготовки)

а) при фрезеровании нормальных резьб: n_ф ® n_заг, муфты М2¯, М1­¯

б) при фрезеровании резьб с большим шагом Т:

Т/12,7 об. ходового винта шага 12,7 мм® 1 об. заготовки, муфта М4:

3) Цепь продольной подачи фрезерного суппорта

а) при фрезеровании нормальных резьб: 1 об.заг®S_п , М4:

б) при фрезеровании резьб с большим шагом и продольных канавок: n_ф ®S_п, М3­, М1­¯

в) при фрезеровании с использованием метода обкатки: 1 об.заг®S_п, М3­

4) Цепь обката: 1 об.ф®K/Z об.заг, М2­, М1­¯:

5) Цепь быстрых продольных перемещений суппорта: n_дв®v_б, М3¯, М1­¯

 

Примечание. Делительный поворот изделия при нарезании многозаходных резьб или однозаходных винтовых канавок осуществляется с помощью делительного диска Д и фиксатора.

 

Г Механизм переключения станка модели 561 (см. рис. 12.2)

Механизм переключения состоит из двухсторонних кулачковых муфт М2 и М3, односторонней кулачковой муфты М4, трёх кулачков рычажной системы.

Движение к механизму переключения поступает через коробку подач, коническую пару 28:28 и червячную передачу 3:36 (медленное) и от быстро вращающегося вала посредством двух параллельных передач 32:32, минуя коробку подач. От этого вала заимствуются быстрые перемещения рабочих органов станка и движение обкатки. Муфта М2 сидит на полом валу, а М3 – на внутреннем.

При включении муфты М2 вниз вращение от червячного колеса 36 через полый вал и червячную передачу сообщается шпинделю изделия, обеспечивая ему круговую подачу. При включении муфты М2 вверх шпиндель получает быстрое вращение.

Включением муфты М3 вверх или вниз можно через внутренний вал, пару винтовых колес 10:25 и ходовой винт сообщить суппорту с фрезой соответственно рабочую подачу или быстрое перемещение.

Муфта М4 связывает кинематическую цепь, соединяющую шпиндель изделия с ходовым винтом продольного перемещения суппорта.

 

Д Кинематическая настройка станка модели 561 на различные виды работ

 

При рассмотрении настроек станкасм. кинематическую схему – рис. 12.2 и записи уравнений кинематического баланса в п/п. В настоящего раздела, на которые ниже делаются ссылки под теми номерами, под какими кинематические цепи представлены в указанном п/п.

 

а) настройка на фрезерование нормальных резьб

Движения:

- главное (вращение фрезы) – цепь 1;

- окружной подачи – цепь 2,а;

- продольная подача – цепь 3,а;

б) настройка на фрезерование резьб с большим шагом:

Движения:

- главное (вращение фрезы) – цепь 1;

- окружная подача – цепь 2,б;

- продольная подача – цепь 3,б;

в) настройка на фрезерование продольных канавок:

Движения:

- главное (вращение фрезы) – цепь 1;

- продольная подача – цепь 3,б;

г) настройка на фрезерование шлицевых валов и зубчатых колес методом обкатки:

Движения:

- главное (вращение фрезы) – цепь 1;

- обката – цепь 4;

- продольная подача – цепь 3,в.

 

13 Токарные автоматы и полуавтоматы

 

Период автоматизации токарных станков с появлением полуавтоматов и автоматов начался более 100 лет назад. Естественно, что развитие получили механические системы управления (кулачковые, копировальные) и гидрокинематические. Такие станки решали (и решают) задачи автоматизации массового и крупносерийного производства, хотя и являются универсальными, т.е. переналаживаемыми. В последние десятилетия на базе ряда типов токарных автоматов и полуавтоматов создаются станки с ЧПУ, решающие задачи автоматизации мелко- и среднесерийного производства.

На автоматах обрабатывают калиброванную проволоку, калиброванные прутки и трубы, штучные заготовки (штампованные, литые, кованые).

Токарные автоматы и полуавтоматы применяют для обработки деталей сложной конфигурации с помощью большого количества инструментов. Они подразделяются по различным признакам:

- по количеству шпинделей – на одношпиндельные и многошпиндельные;

- по виду заготовки – на прутковые и патронные;

- по расположению шпинделей – на горизонтальные и вертикальные и т.д.

К числу одношпиндельных автоматов относят: фасонно-отрезные (рис. 13.1, 13.2), продольного точения (рис. 13.3, 13.4), револьверные (рис. 13.5-13.8).

К числу одношпиндельных полуавтоматов относят: многорезцовые (рис. 13.9,а, 13.11), гидрокопировальные (рис. 13.9,б, 13.10,а), револьверные (рис. 13.10,в) и др.

К числу многошпиндельных автоматов относят станки параллельного действия (рис. 13.12,а), последовательного действия (рис. 13.12,б-13.14), непрерывного действия (ротационные).

К числу многошпиндельных полуавтоматов относят станки многопозиционные последовательного (рис. 1316,б, 13.17-13.23) и параллельно-последовательного (рис. 13.16,в) действия, ротационные (рис. 13.16,а).