КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА СТАНКА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КУЛАЧКА ДЛЯ РЕВОЛЬВЕРНОГО СУППОРТА АВТОМАТА МОД. 1Б140

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Металлорежущие станки» для студентов по специальностям 151001 «Технология машиностроения» и 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы»

Тольятти 2006

ББК 31.291

К52

УДК 621.81

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Металлорежущие станки» на тему: Проектирование кулачка для револьверного суппорта автомата мод. 1Б140.

Составитель: к.т.н. Логинов Н.Ю.

Тольятти ТГУ 2006 г.

Предлагается описание работы токарно-револьверного пруткового автомата 1Б140, приведен пример расчета конструкции кулачка для револьверного суппорта станка.

Рис. 7. Табл. 5. Библ. 5.

Утверждено учебно-методической комиссией Автомеханического института.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В данной работе ставится следующая цель: научить студентов проектировать кулачки управления различными механизмами, в частности револьверным суппортом токарно-револьверного автомата модели 1Б140.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Для выполнения поставленной цели необходимо решить несколько задач: разработать технологию обработки детали типа штуцер, назначить режимы обработки и спроектировать кулачок.

Высокая эффективность применения автоматов достигается при максимальном использовании технологических возможностей этих станков – применении параллельных и параллельно-последовательных методов обработки, концентрации операций и переходов, выполняемых на одном станке, широком использовании дополнительных приспособлений и устройств. Данные станки-автоматы обеспечивают изготовление деталей по 7-11-му квалитетам.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТОВ

Токарно-револьверные автоматы отличаются рядом конструктивных особенностей, обеспечивающих длительное сохранение точности при их эксплуатации, надежность работы всех узлов и агрегатов, удобства обслуживания, безопасность.

На автоматах применен механизм индексации револьверной головки новейшей конструкции, обеспечивающий надежный прижим головки к корпусу суппорта в рабочем положении. Это позволило значительно повысить износостойкость опорных поверхностей и точность индексации револьверной головки. Для увеличения жесткости и повышения точности револьверного суппорта в нем предусмотрено дополнительная направляющая.

СХЕМА РАБОТЫ

Рис. 1. Схема работы токарно-револьверного станка.

Одним из представителей данной группы станков является токарно-револьверный автомат 1Б140. Технические характеристики автомата 1Б140 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Параметр	1Б140
Наибольший диаметр, мм
Наибольшая длина обработки, мм
Частота вращения шпинделя, об/мин влево вправо	160-2500 63-1000
Суппорт поперечный ход, мм величина регулировки, мм число
Суппорт продольный ход, мм величина регулировки, мм число
Суппорт вертикальный ход, мм величина регулировки: продольной поперечной число
Привод главного движения мощность, кВт частота вращения, об/мин	7,0
Привод вспомогательного вала мощность, кВт частота вращения, об/мин	1,0
Габаритные размеры станка (длина × ширина), мм	1900 × 890
Масса, кг

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА СТАНКА

Кинематическая цепь привода главного движения. Вращение шпинделя V автомата (см. рис. 2) производится от электродвигателя М1 через коробку скоростей, которая позволяет автоматически получать по три разных частоты при левом и правом вращении шпинделя.

Необходимая частота вращения устанавливается переключателями а и б на специальном пульте, а также сменными зубчатыми колесами а/б.

Левое вращение шпинделя: включена муфта Мф4,

быстрое вращение – включена муфта Мф2,

средняя скорость вращения – включена муфта Мф1,

Рис. 2. Кинематическая схема токарно-револьверного автомата 1Б140.

медленное вращение – включены муфты Мф1 и Мф2, поэтому вращение с вала I передается на вал II от зубчатого колеса Z=68 через обгонную муфту Мф3.

Правое вращение шпинделя: включена муфта Мф5,

быстрое вращение – включена муфта Мф2,

средняя скорость вращения – включена муфта Мф1,

медленное вращение – включена муфта Мф3.

Вал I коробки скоростей через зубчатые колеса 30/30 приводит в действие насос 40 для подачи охлаждающей жидкости и насос 41, нагнетающий масло для смазки механизмов автомата.

Кинематическая цепь привода вспомогательного движения и распределительных валов.Вращение этих видов осуществляется от электродвигателя М2 при включении муфты Мф6 рукояткой 1.

При наладке автомата муфты Мф6 выключают, вращают эти валы вручную маховиком 16, проверяя правильность работы всех настроенных механизмов автомата.

Вспомогательный вал VII вращается с постоянной частотой, равной 120 об/мин. Правая часть вала VII смонтирована в коробке подач и соединяется с левой частью крестовой муфтой Мф10.

От вспомогательного вала при включении муфт Мф7, Мф8, Мф9 и Мф14 приводится в действие все механизмы холостых ходов автомата.

Автоматическое управление движениями в станке во время каждого цикла осуществляется с помощью распределительных валов XI, XIII и XIV. Частота вращения этих валов одинаковая и настраивается сменными зубчатыми колесами из расчета, чтобы за время цикла обработки детали каждый из валов сделал один оборот.

Медленное вращение распределительных валов XI, XIII и XIV включается муфтой Мф11.

Быстрое вращение распределительных валов XI, XIII и XIVвк4лючается муфтой Мф12 с частотой 14,5 об/мин.

На распределительных валах расположены все кулачки, управляющие механизмами автомата.

На валу XI:а) дисковый кулачок 17, осуществляющий продольную подачу револьверного суппорта; б) кулачок 18 для поворота ловителя 21 в положение, при котором он расположится под обрабатываемой деталью в момент отрезки ее от прутка. По лотку деталь скатывается в ящик, установленный на основании автомата; в) кулачок 19, переключается через рычаги муфты Мф11 и Мф12.

На валу XIII:а) барабанный кулачок 31 привода продольных салазок 23 переднего суппорта; б) кулачок 30, включающий муфту Мф7 цепи привода вращения от вспомогательного вала VII на командоаппарат 2 переключения частоты и направления вращения шпинделя V. Сделав один оборот, муфта Мф7 автоматически отключается; в) кулачок 29, включающий через рычаги 13, 15, 35 муфту Мф9 цепи поворота револьверной головки 20. Отключение муфты Мф9 производится автоматически после одного оборота кулачка 14. На поверхности кулачка 14 в одном месте имеется впадина, при попадании в которую пальца рычаг 13 опускается и включает муфту Мф9, после того как она сделает два оборота. Поворот револьверной головки на 1/6 оборота производится за один оборот диска 11 с роликом 12, входящим в паз мальтийского креста 10. При установке на диске 11 двух роликов 12 поворот револьверной головки за то же время уже будет на 1/3 оборота; г) кулачок 28, включающийся через рычаги 5, 6, 36 и 37 муфту Мф8 цепи привода вращения от вспомогательного вала VII на второй вспомогательный вал XVI. За два оборота вспомогательного вала VII и муфты Мф8 вал XVI делает один оборот; д) во время действия механизма подачи и зажима прутка на валу XV совершает один оборот кулачок 7, который через рычаги 8 с зубчатым сектором поворачивает колесо Z=20, вал XXI и рычаг с качающимся упором 9. Профиль кулачка 7 построен таким образом, что в момент подачи прутка упор 9 располагается против шпинделя V и ограничивает ход подаваемого прутка. В остальное время рычаг с упором находится в отведенном положении. Качающимся упором 9 пользуются в тех случаях, когда все гнезда револьверной головки заняты державками с инструментом, и поэтому нельзя поместить упор на револьверной головке. Однако при применении качающегося упора из-за его меньшей жесткости точности размеров по длине обрабатываемой детали понижается.

На валу XIVрасположены кулачки 24, 25, 26 и 27 привода подач четырех поперечных суппортов.

Кинематическая цепь привода транспорта стружки. При включении муфты Мф14 включается вращение шнекового транспортера 22, убирающего стружку в ящик, установленный сзади автомата. Вал ХХVII шнекового транспортера вращается с частотой 10 об/мин.

Кинематическая цепь привода приспособления для быстрого сверления. Приспособления для быстрого сверления предназначено для увеличения относительной частоты вращения при сверлении отверстий диаметром менее 6 мм. Оно приводится от электродвигателя М3, который вращает шпиндель XXV с частотой 1866 об/мин. Для повышения скорости резания шпиндель XXV со сверлом должен вращаться а сторону, обратную вращению шпинделя V. В этом случае за счет применения быстросверлильного приспособления скорость резания при сверлении повысится в 2,5 раза.

Если по технологическому процессу быстросверлильное приспособление должно применяться при правом вращении шпинделя V, то и направление вращения шпинделя XXV должно быть изменено на обратное.

Револьверный суппорт 10 с помещенной на нем револьверной головкой 9 служит для установки, поворота в рабочее положение и продольных перемещений шести державок, вставленных в гнезда головки, если используется качающийся упор.

Основными узлами суппорта являются (см. рис. 3а): корпус 1, револьверная головка 25 и кривошипно-шатунный механизм, состоящего из кривошипного валика 32, шатуна 6 и зубчатой рейки 9.

Корпус 1 револьверного суппорта перемещается по направлениям 23, которые жестко закреплены на станине автомата.

Зубчатая рейка 9 помещена в цилиндрических направляющих и может в них перемещаться; нижняя половина направляющих расположена в корпусе 1, а верхняя – в крышке 10.

Револьверная головка 25 имеет шесть цилиндрических гнезд диаметром 31,75 мм. Каждое гнездо предназначено для крепления болтом 24 державки с одним или несколькими инструментами.

Кривошипно-шатунный механизм служит для дополнительного отвода суппорта и поворота револьверной головки.

Механизм продольного перемещения револьверного суппорта(см. рис. 3а). Движение суппорта вправо (обратный ход) происходит под действием пружины 2, опирающейся левым концом в гайку 3 тяги 22.

Рис. 3. Револьверный суппорт автомата модели 1Б140.

Буртик на конце тяги упирается во втулку 15, которая зажата в отверстии кронштейна 17 болтом 16. Кронштейн жестко закреплен на станине автомата. Правый конец пружины 2 давит на втулку 14 и штифт 13, стремясь переместить корпус 1 и весь револьверный суппорт вправо. Так как 1 и 32 отлиты заодно, то кривошипный валик всегда перемещается вместе с револьверным суппортом.

Поворот кривошипного валика происходит только в момент поворота револьверной головки, а все остальное время 6, 8, 9 находятся в положении, изображенном на рис. 17а. Поэтому под действием пружины 2 вместе с суппортом вправо перемещается и рейка 9, поворачивающаяся по часовой стрелке вокруг оси 21 двуплечный рычаг 18 до положения, при котором ролик 19 будет поджат к профилю кулачка 20.

Когда ролик 19 катиться по участку «г» профиля кулачка 20, револьверный суппорт находится в отведенном (правом) положении.

При движении ролика 19 по участкам холостого хода «б», «в» профиля кулачка происходит соответственно быстрый подвод и отвод револьверного суппорта, а при движении по участку рабочего хода «а» - медленное перемещение (рабочая подача).

Регулирование расстояния L между револьверной головкой и торцом шпинделя. Для получения точных размеров длин обрабатываемых поверхностей деталей необходимо в конце каждого хода револьверного суппорта влево выдерживать заданные расстояния L между револьверной головкой 25 и торцом шпинделя.

При вращении кулачка 20 положение револьверного суппорта и расстояния L непрерывно изменяется в зависимости от того, на каком радиусе от центра кулачка находится та точка его профиля, в которую упирается ролик 19.

Стандартная заготовка для изготовления кулачков данного автомата имеет диаметр 280 мм, поэтому расстояние револьверной головки от торца шпинделя будет наименьшим Lmin тогда, когда ролик 19 находится на участке профиля кулачка, удаленном от центра на расстоянии Rmax – 140 мм. Расстояние Lmin на автомате должно регулироваться в пределах от 75 до 110 мм, передвигая револьверный суппорт в разные положения. При составлении карты наладки выбирается наиболее удобное для выполнения технологического процесса расстояния Lmin. Регулирование величины L производится во время наладки автомата.

Сначала включают рукояткой 1 (см. рис. 2) муфту Мф6 и вращают вручную маховиком 16 валы VII и XI, поворачивая кулачок 20 от нулевого деления до числа сотых оборотов (см. рис. 3а), указанное в карте наладки. Затем нужно вращением резьбовой втулки 11 установить револьверный суппорт на расстояние L, которое указано на эскизе перехода в карте наладки.

Втулка 11 расположена между буртом штока 8 и закрепленным на штоке кольцом 12, поэтому при завинчивании втулки 11 в отверстие рейки 9 шток 8 перемещается влево, а при вывинчивании – вправо. Вместе со штоком перемещается палец 7, шатун 6, кривошипный валик 32, корпус 1 и весь револьверный суппорт. Перемещение производится до положения, при котором револьверная головка 25 расположится от торца шпинделя на указанном в карте расстоянии L.

После окончания регулирования положение втулки 11 фиксируется затяжной гайкой 31.

Действие механизмов револьверного суппорта. За каждый оборот кривошипного валика 32 (см. рис. 3а) происходит: быстрый отвод револьверного суппорта вправо, вывод фиксатора 4 кулачком 29, поворот револьверной головки, быстрый подвод револьверного суппорта влево.

На рис. 3б и 3в схематически изображены разные положения револьверного суппорта 1: на рис. 3б перед началом и после поворота кривошипного валика 2, а на рис. 3в – после поворота кривошипного валика на ½ оборота.

Таблица 2

Число зубьев сменных зубчатых колес	Тц, с
А/Б	В/Г	Д/Е
75/25	50/50	27/73	45,0
60/40	62/35	27/73	48,5
55/45	60/40	35/65	50,6
75/25	45/55	27/73	55,0
70/30	50/50	27/73	57,9
55/45	50/50	40/60	61,4
73/27	40/60	30/70	64,7
70/30	45/55	27/73	70,8
55/45	60/40	27/73	73,7
73/27	35/65	30/70	80,1
70/30	40/60	27/73	86,9
65/35	40/60	30/70	94,2
60/40	50/50	25/75	100,0
75/25	30/70	27/73	105,1
60/40	45/55	27/73	110,1
65/35	40/60	25/75	121,1
73/27	30/70	25/75	129,4
50/50	40/60	35/65	139,3
55/45	40/60	30/70	143,2
50/50	45/55	27/73	165,2

Высокая производительность токарных автоматов, точность и надежность их работы могут быть достигнуты в полной мере лишь при правильном использовании и эксплуатации. Все это требует правильного выбора режимов резания, точной настройки приводов, подбора числа зубьев сменных зубчатых колес. В таблице 2 приведен пример выбора числа зубьев сменных зубчатых колес в зависимости от времени цикла.

На токарно-револьверных автоматах применяются дисковые сменные кулачки, имеющие профиль, очерчиваемый на участке рабочих подач кривыми архимедовой спирали, которые соответствуют ходам инструментов по переходам, а на участках холостых ходов, подъемов и спусков – кривыми специального построения по шаблонам.

Рабочие точки начала и окончания каждого рабочего хода, поворота револьверной головки, подъемов и спусков при холостых ходах задается делениями или «сотыми».

Наибольшая окружность кулачка условно делится на 100 делений. Точки делений связаны с наименьшей расчетной окружностью кулачков условными делениями, называемыми лучами. Лучи кулачков представляют дуги, радиусы которых равны плечам рычагов, несущих ролики, находящихся в контакте с профильной поверхностью кулачков. Нулевое деление должно быть нанесено на каждом кулачке. При установке на станок кулачка ему придается положение, соответствующее началу автоматического цикла.

Материал кулачка – сталь 45. Поверхность, контактирующая с роликом, термически обрабатывается. Размеры заготовок дисковых кулачков указаны в таблице 3.

Выбор технологического варианта обработки детали, проектирование наладок, расчет и построение рабочих кулачков револьверной головки подробно приведен в [4, глава 3, стр. 113-191]. Выделим наиболее необходимые расчетные формулы из вышеуказанного материала:

1. Назначение режимов резания.

2. Частота вращения шпинделя, об/мин.

, об/мин.