Автоматизированные кондукторы

В условиях массового производства при обработке отверстий в мелких деталях с небольшим машинным временем на резание целесообразно полностью автоматизировать цикл обработки. Для этого необходимо автоматизировать и согласовать между собой циклы работы станка и приспособления.

Простейший цикл работы сверлильного станка складывается из следующих движений: 1) быстрый подвод инструмента к детали; 2) рабочая подача; 3) быстрый отвод инструмента в исходное положение; 4) кратковременная задержка шпинделя (пауза) в исходном положении, позволяющая сменить обрабатываемую деталь.

Для автоматизации такого цикла наибольшее применение получили кулачковые и пневмогидравлические устройства.

Цикл работы приспособления складывается из движений: 1) подача заготовки из бункера в зону резания; 2) зажим заготовки перед началом резания; 3) разжим заготовки; 4) удаление (выталкивание) ее из кондуктора и очистка (обдув) установочных поверхностей от стружки.

Приспособление снабжается бункером с механизмом захвата и поочередной подачей заготовок в зону резания (обычно храповой механизм), а также пневматическим или пневмогидравлическим приводом для зажима заготовок. Управление приводом (переключение цилиндров) производится автоматически от шпинделя станка, воздействующего на золотник распределительного крана привода при перемещениях вниз и вверх.

17.4. Многошпиндельные револьверные головки

Многошпиндельные револьверные сверлильные головки применяют при одновременной обработке (сверлении, зенкеровании, развертывании, нарезании резьбы) нескольких отверстий в одной заготовке или для последовательной позиционной обработки отверстий в нескольких заготовках одновременно на агрегатном станке. На каждую позицию круглого стола агрегатного станка закрепляют по приспособлению, в которых устанавливают и зажимают заготовки. Каждая позиция круглого стола агрегатного станка при повороте стола проходит загрузочно-разгрузочную зону, в которой из приспособления обработанную деталь снимают и в него следующую заготовку. В это время на всех рабочих позициях стола станка производится соответствующая обработка отверстий.

Многошпиндельные сверлильные головки подразделяются на специальные и универсальные. Специальные головки применяют при обработке отверстий в заготовках деталей одного типоразмера, поэтому расстояние между осями шпинделей, в таких головках постоянно. Универсальные головки применяют для обработки отверстий в заготовках деталей, различных по форме и размерам; расстояние между осями шпинделей в этих головках можно изменять в соответствии с расположением отверстий в деталях.

Универсальные и специальные многошпиндельные головки могут иметь шестеренчатый или кривошипно-шатунный привод. Многошпиндельные головки применяют в крупносерийном и массовом производстве. Для обработки отверстий различными режущими инструментами в серийном производстве следует применять насадные револьверные головки.

Имеется два типа универсальных сверлильных головок с приводом от зубчатых колес. К первому типу относятся головки колокольного типа, в которых держатели шпинделей и шарнирно-телескопические приводные валики могут перемещаться по окружности головки и сдвигаться или раздвигаться по радиусам относительно оси головки в зависимости от расположения обрабатываемых отверстий на деталях. Ко второму типу относятся головки с поворотно-передвижными кронштейнами, в которых размещены рабочие шпиндели головки. Конструкция головок второго типа более, чем головки первого типа.

Многошпиндельные сверлильные головки с внутренним зацеплением зубчатых колес применяются для обработки отверстий, расположенных по окружности малого диаметра. В этом случае применить многошпиндельную головку с наружным зацеплением нельзя, так как ее шпиндели должны находится на близком расстоянии между собой и поэтому установить на них паразитные зубчатые колеса невозможно.

Многошпиндельные сверлильные головки, несущие режущие инструменты объединены с кондукторными плитами и приспособлениями для установки и закрепления заготовок. Это необходимо для точного совпадения осей рабочих шпинделей головки с осями кондукторных втулок и отверстий в обрабатываемой заготовке.

17.5.Расчет многошпиндельных сверлильных головок.

Расчет многошпиндельных сверлильных головок производится в следующей последовательности:

1. Выбор элементов режима резания для каждого режущего инструмента головки с учетом их стойкости. По справочнику режимов резания или по формулам теории резания находят величину скорости подачи и скоростей резания. По принятой скорости V определяют числа оборотов n рабочих шпинделей для соответствующего режущего инструмента.

2. Определение осевой силы подачи, крутящих моментов и требуемой мощности головки. Для каждого вида режущего инструмента определяют суммарную силу подачи (осевую силу резания) от всех одновременно работающих инструментов по формулам теории резания, или по нормативным справочникам. Далее определяют крутящие моменты и мощность, необходимую для режущих инструментов.

Мощность (кВт), потребляемая сверлильной головкой:

,

Где R₁, R₂, R₃, …, R_n – число одинаковых режущих инструментов, одновременно работающих в головке; N₁, N₂, N₃, …, N_n – мощность потребляемая каждым режущим инструментом, кВт; η _гол = 0, 8 – 0, 9 – к.п.д. сверлильной головки.

Суммарная мощность, потребляемая всеми режущими инструментами головки, одновременно участвующих в работе, не должна превышать приведенной мощности (кВт) сверильного станка:

,

Если мощность станка меньше мощности головки, то следует выбирать более мощный станок или снизить принятые элементы режимов резания. Если мощность станка значительно больше мощности головки, то необходимо выбрать станок с меньшей мощностью.

3. Определение передаточных чисел. Передаточные числа являются отношением числа оборотов режущего инструмента n_инс к числу оборотов шпинделя станка n_ст в минуту:

,

где n_инс – число оборотов режущего инструмента в минуту;

n_ст – число оборотов ведущего шпинделя станка в минуту;

Z_вед – число зубьев шестерен ведущего шпинделя;

Z_раб – число зубьев шестерен рабочего шпинделя.

Число оборотов шпинделя станка выбирают в зависимости от вида обработки детали. При работе сверлильной головки с разными режущими инструментами передаточные числа должны быть определены для каждого рабочего шпинделя отдельно.

4. Определение величины скорости подачи шпинделя сверлильного станка осуществляют из условия равенства минутных подач шпинделя станка и режущего инструмента:

S_{ст, мин} = S_{инс, мин},

S_{ст, мин} = S_ст.обn_ст = S_{инс, об} = n_инс,

S_{инс, об} = S_ст.обn_ст/ n_инс,

S_ст.об = S_{инс, об} n_инс/n_ст.

где S_{ст, мин} – минутная подача станка, мм/мин;

S_{инс, мин} – минутная подача инструмента, мм/мин;

S_ст.об подача станка мм/об;

S_{инс, об} – подача инструмента, мм/об.

Найденное значение подачи S_ст.об должно совпадать с одной из подач, имеющихся на принятом станке, или быть немного больше нее. Если выполнить это требование невозможно, то следует выбрать другое число оборотов станка или найти другое передаточное отношение i. При обработке отверстий головкой с разными режущими инструментами скорость подачи необходимо принимать по лимитирующему режущему инструменту.

5. Определение суммарного усилия подачи головки. Суммарная осевая сила подачи равна сумме сил подач от всех одновременно работающих режущих инструментов. Суммарная осевая сила не должна превышать максимальную силу подачи, допускаемую сверлильным станком.

Р_{гол. сум} = R₁P₁ + R₂P₂ + … + R_nP_n P_{ст. max},

где Р₁, Р₂ , …, Р_n – осевые силы, действующие на инструмент.

Если это требование на выбранном станке невыполнимо, следует выбрать другой станок или изменить элементы режимов резания.

5. Выбор кинематической схемы многошпиндельной головки.

6. Расчет шпинделей зубчатых колес, валиков головки. Центральный валик головки является наиболее нагруженным. При выборе модуля зацепления для всех зубчатых колес головки принимают нагрузку, действующую на зуб колеса, установленного на центральном ведущем валике.

7. Проверочный расчет на прочность. Этот расчет выполняют для деталей сильно нагруженных: зубчатых колес, некоторых валов, подшипников.

При расчете зубчатых колес прочность зубьев колес следует проверить по величине контактных напряжений, действующих в поверхностном слое зубьев и напряжений изгиба у основания зубьев, которые должны быть меньше допускаемых. Эту проверку можно выполнить косвенным путем, вычислив по допускаемым напряжениям и заданным условиям работы величину модулей и сравнив ее с принятым расчетным модулем.

8. Расчет валов головки. Валы для зубчатых колес рассчитывают на прочность и жесткость из условия нормальной работы зубчатых колес и подшипников, являющихся их опорами. При расчете на жесткость диаметральные размеры валов получаются больше, чем при расчете на прочность, поэтому в основном валы работают при малых напряжениях.

9. Расчет подшипников качения. Долговечность, нагрузка и число оборотов в минуту шариковых и роликовых подшипников (упорных и радиальных) для валов головки связаны формулой:

C = Q(nh)^{0, 3},

где Q – условная нагрузка подшипника, (кгс);

n – число оборотов подшипника с валом в минуту; h – долговечность работы подшипника; С – коэффициент работоспособности, зависящий от его конструкции, размера и материала подшипника (указан в каталогах на подшипники).

При расчете подшипников определяют одну из входящих в формулу величин, задаваясь двумя остальными.

Компановка производится в соответствии с принятой кинематической схемой и расчетными размерами основных деталей головки. Размеры и форма всех остальных деталей, входящих в головку, принимают по конструктивным соображениям, но с учетом стандартов.

17.6. Вспомогательные инструменты для сверлильных станков.

Вспомогательные инструменты для сверлильных станков включают:

1. Переходные втулки для закрепления режущих инструментов;

2. Быстросменные патроны шариковые, кулачковые для закрепления режущих инструментов;

3. Самоустанавливающиеся и предохранительные патроны для закрепления метчиков;

4. Самоустанавливающиеся патроны для закрепления метчиков и разверток.

Многие виды вспомогательного инструмента нормализованы.