Вспомогательный инструмент для автоматизированного производства.

Вспомогательные инструменты служат для соединения, режущих инструментов со шпинделями станков или суппортами. Вспомогательными инструментами являются оправки различного назначения, переходные втулки и патроны для закрепления режущих инструментов.

Вспомогательные инструменты имеют некоторые конструктивные особенности в зависимости от оборудования, на котором они используются. Наибольшее развитие конструкции вспомогательных инструментов получили на многооперационных станках с ЧПУ. На этих станках в определенные моменты времени с одним и тем же шпинделем соединяются и соответственно освобождаются различные режущие инструменты. Сверла, зенкера, развертки с цилиндрическим хвостовиком закрепляются в цанговом патроне, разрезной конусной втулке, устанавливаемой в переходную втулку или удлинитель.

Чтобы компенсировать несоосность обрабатываемого отверстия и инструмента, например, при развертывании ранее расточенного отверстия, применяются плавающие патроны, дающие возможность оси инструмента перемещаться относительно оси шпиделя.

Метчики закрепляют с помощью самоцентрирующих кулачковых или цанговых патронов. Широко применяются разрезные конусные втулки с отверстием под хвостовик и гнездом под квадрат. С целью уменьшения времени закрепления применяют специальные быстросменные патроны. Нарезание резьбы метчиками рекомендуется производить с принудительной подачей при наличии осевой'компенсации. Осевая компенсация предполагает небольшое (2...4 %) несовпадение шага нарезаемой резьбы с подачей шпинделя станка.

Концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляются в цанговых патронах. Дисковые насадные фрезы устанавливаются на цилиндрической части оправки и закрепляют винтом. Передача крутящего момента осуществляется с помощью продольной шпонки. У торцевых фрез передача крутящего момента осуществляется с помощью торцевой шпонки.

Инструменты с коническим хвостовиком можно устанавливать в оправки или в переходные втулки. На рис. 16.10 изображена шпиндельная оправка, предназначенная для закрепления режущего инструмента или для установки переходных оправок на многооперационных станках. Шпиндельная оправка вставляется в коническое отверстие шпинделя. На большинстве станков используются оправки с коническим хвостовиком конусностью 7: 24 для того, чтобы он не был само-

тормозящим и позволял автооператору легко извлекать оправку из шпинделя.

В шпинделе оправка затягивается винтом либо удерживается с помощью тяги и тарельчатых пружин. На конце тяги имеется захват, который сцепляется с хвостовиком. Усилие закрепления оправки составляет обычно 12...15 кН и зависит от степени сжатия пружин. Для передачи крутящего момента фланец оправки имеет пазы, в которые входят торцевые шпонки шпинделя станка. Специальные устройства передают вспомогательный инструмент с закрепленным режущим инструментом из магазина в шпиндель станка и обратно и заменяют отработавший инструмент другим по ходу выполнения технологической операции.

Простотой и компактностью отличаются механизмы автоматической смены инструмента с револьверными головками. Используются два типа револьверных головок (рис. 16.11), Головки первого типа предназначаются для невращающихся инструментов, второго — для установки инструментов при обработке отверстий, не совпадающих с осью вращения заготовки, а также для выполнения фрезерных и других

работ. В гнездах таких головок закрепляются вращающиеся шпиндельные узлы, в которых устанавливаются режущие инструменты. Револьверные головки обеспечивают малое время смены инструментов(1 - Зс), отличаются простотой и дешевизной. Однако в этом случае перемещения инструментов, расположенных в зоне обработки, ограничены по координатам, число инструментов невелико (6..12 шт.), шпиндельный узел имеет нежесткую конструкцию, расположение инструментов в рабочей зоне затрудняет обслуживание.

Поэтому в многооперационных станках чаще используются магазины различной емкости для создания запаса инструментов, достаточного для обработки различных заготовок. Для обработки простых деталей достаточно нескольких инструментов, а для обработки сложных корпусов, обрабатываемых с нескольких сторон с множеством точных отверстий, требуется несколько десятков инструментов.

Наибольшее распространение поручили многооперацйонные станки с дисковыми или барабанными магазинами, емкостью до 30 инструментов. Смена режущих инструментов, хранящихся в магазине, производится автоматически с помощью автооператора. На фланце оправки выполняются кольцевые канавки треугольной или прямоугольной формы, с которыми соприкасаются захваты автооператора.

Используются разнообразные конструкции захватов. На рис. 16.12 показан захват, выполненный в виде рычагов 1, 2, между которыми установлены пружины 4, стремящиеся повернуть рычаги вокруг осей 3. По команде на смену инструмента захват подается к инструментальной оправке и охватывает своими рычагами ее фланец. В дальнейшем при вытаскивании оправки из магазина и переносе в шпиндель инструментальная оправка удерживается пружинами. Чтобы программировать автоматическую смену инструментов, наиболее часто кодируются гнезда инструментального магазина. В этом случае оправка с соответствующим инструментом после использования возвращается в одно и то же гнездо. В ряде случаев кодируются оправки с инструментом. Оправка имеет кольца разных диаметров или другие элементы, различными сочетаниями которых кодируется инструмент. При кодировании оправок смена инструмента упрощается, так как вынутую из шпинделя оправку с инструментом можно устанавливать в любое свободное гнездо магазина. Однако при этом усложняются конструкция, изготовление и эксплуатация оправки.

Режущий инструмент может непосредственно закрепляться на шпиндельной оправке либо на переходной оправке. Переходные оправки позволяют регулировать вылет закрепляемых в них инструментов, что необходимо выполнять при переточках. Вылет переходной оправки из шпинделя регулируется гайкой, а ее закрепление производится винтом. Для передачи крутящего момента служит шпонка. Для токарных станков с ЧПУ вспомогательные инструменты проектируются с цилиндрическим хвостовиком либо с базирующей призмой. Чтобы сократить номенклатуру оправок, снизить затраты на их изготовление и эксплуатацию, используют систему унифицированных вспомогательных инструментов для станков с ЧПУ, которая устанавливает их номенклатуру и основные размеры. На рис. 16.13 приведена

подсистема инструмента для станков сверлильно-расточной и фрезерной групп, где показаны типичные конструкции шпиндельных и переходных оправок и закрепляемые в них инструменты. Система основана на модульном принципе разделения режущего и вспомогательного инструмента на унифицированные элементы (модули). Построение системы на модульном принципе позволяет унифицировать инструментальную оснастку и организовать ее централизованное производство.

На автоматических линиях, предназначенных для обработки определенных деталей, одни -и те же инструменты закрепляются в шпинделях станков или на суппортах.

При замене в определенный шпиндель станка устанавливается инструмент, тождественный заменяемому. Например, изношенное сверло заменяется на новое сверло того же размера. Поэтому к вспомогательным инструментам, устанавливаемым на автоматических линиях, предъявляется в основном требование быстросменности и точности установки режущего инструмента на. размер, т. е. ряд функций, которые выполняет вспомогательный инструмент на многооперационных станках, отпадает. Соответственно конструкции вспомогательных инструментов и устройств для закрепления и смены режущих инструментов упрощаются.

На ритмичность работы автоматизированного оборудования большое влияние оказывает своевременная смена инструмента. На автоматических линиях целесообразно, чтобы инструменты менялись принудительно в заранее установленные сроки. Оправдывают себя механизмы автоматической замены инструмента. На рис. 16.14 показан механизм для автоматической смены проходных резцов 3, располагающихся в магазине 2. При перемещении в гидроцилиндре 6 поршня 5 вправо очередной резец под действием силы тяжести попадает из магазина на загрузочную площадку, В крайнем правом положении шток 8 поворачивает рычаг 9, перемещая ползун 7 с упором 1, продвигающим вперед резец. Затем поршень перемещается влево, и толкатель 4 передвигает новый резец в державку. При этом новый резец выталкивает затупленный резец в сборник изношенного инструмента. Вспомогательный инструмент изготовляют из стали 18ХГТ с цементацией и закалкой до 53...57 ВДС_Э, зажимные цанги из стали 60С2А с термообработкой до твердости 49...53 HRC₃, Гайки и винты делают из стали 40Х с термообработкой до твердости 37...41, 5 HRQ_э.