Обработка деталей на станках автоматах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………..		3
1	Классификация станков-автоматов………………………	4
2	Типовые детали, изготавливаемые на станках - автоматах ………………………………………………….	6
3	Требования к заготовкам…………………………………...	7
4	Особенности обработки деталей на токарных автоматах и полуавтоматах………………………………………………	9
5	Обработка заготовок на токарных автоматах и полуавтоматах………………………………………………	12
	5.1 Обработка   заготовок   на   многорезцовых токарных   полуавтоматах………………………………………………	12
	5.2 Обработка   заготовок   на   токарных   автоматах           5.2.1Одношпиндельные автоматы…………………...	13 13
	5.2.2 Многошпиндельные автоматы…………………	15
6	Технологические требования к конструкциям обрабатываемых деталей на токарных станках-автоматах	18
Заключение…………………………………………………………..		21
Список литературы………………………………………………….		22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Целью данного реферата является анализ методов обработки деталей на станках  автоматах.

Автоматизация производственных процессов имеет важное значение на современном этапе развития машиностроения при становлении рыночных отношений. Основой производственных процессов являются автоматизированные технологические процессы механической обработки и сборки, которые обеспечивают высокую производительность и необходимое качество изготовляемых изделий.

Современное отечественное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация проектирования технологии и управления производственными процессами — один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.

Характерным признаком современного производства является частая сменяемость изделий. При этом требования к производительности в условиях мелко- и среднесерийного производства значительно возрастают. Противоречия требований мобильности и производительности находят разрешение в создании гибких производственных систем (ГПС). Высокая эффективность производства достигается рациональным сочетанием оборудования, организацией транспортных операций и управления ГПС. Растет выпуск станков с ЧПУ и роботов, в особенности с СМС-управлением.

Наиболее высокая эффективность мероприятий по автоматизации производственных процессов присуща предприятиям, характеризующимся большой серийностью выпускаемых изделий, высокой надежностью автоматизированных процессов, минимальной частотой и длительностью переналадок, минимальными дополнительными затратами на автоматизированное оборудование, с большим опытом автоматизации.

 

1 Классификация станков-автоматов

Автоматами называют такие станки, на которых после их наладки все движения, связанные с циклом обработки детали, а также загрузка заготовки и выгрузка готовой детали выполняются по заданной программе без участия рабочего. На полуавтоматах установку новой заготовки, пуск станка и снятие готовой детали производит рабочий.

Токарные автоматы и полуавтоматы могут быть универсальными и специализированными, горизонтальными и вертикальными, одно- и многошпиндельными. Одношпиндельные прутковые токарные автоматы подразделяют на револьверные, фасонно-отрезные и фасонно-продольные. В универсальном исполнении одношпиндельные токарно-револьверные автоматы имеют шестипозиционную револьверную головку и поперечные суппорты.

В массовом производстве широко применяют многошпиндельные токарные автоматы. Токарные автоматы являются, как правило, многоинструментальными станками. По числу шпинделей их делят на одно- и многошпиндельные, по расположению шпинделей — на горизонтальные и вертикальные, по назначению — на универсальные и специализированные.

Горизонтальные одношпиндельные токарные полуавтоматы подразделяют на многорезцовые (центровые и патронные), копировальные и многорезцово-копировальные. На центровых станках обрабатывают детали, устанавливаемые в центрах, когда длина детали в несколько раз больше ее диаметра. На патронных станках в основном обрабатывают короткие детали большого диаметра. Одношпиндельные полуавтоматы, снабженные магазинным устройством, превращаются в автоматы.

Токарные копировальные полуавтоматы служат для обработки деталей сложной конфигурации. Детали на таких станках обрабатывают одним или несколькими резцами. Резец перемещается в продольном и поперечном направлениях в соответствии с профилем копира или эталонной детали. На копировальных полуавтоматах обработку можно вести на более высоких скоростях резания, чем при многорезцовой обработке.

Многошпиндельные автоматы и полуавтоматы по принципу работы подразделяют на автоматы (полуавтоматы) параллельного и последовательного действия. Основные понятия. Классификация станков - автоматов

Рабочий цикл машины — это интервал времени, через который повторяется одна и та же операция; он состоит из времени рабочих и вспомогательных ходов.

Рабочими ходами исполнительных механизмов машины называют движения, благодаря которым производится непосредственное технологическое воздействие на обрабатываемую заготовку: обработка, контроль, сборка.

Вспомогательными ходами называют движения механизмов, которые служат для подготовки условий, необходимых для обработки: подача и зажим заготовок, подвод и отвод инструмента, переключение скоростей. Некоторые рабочие и вспомогательные ходы могут совмещаться во времени.

Полуавтомат отличается от автомата тем, что в комплекте его целевых механизмов отсутствует один из основных механизмов и соответствующий элемент рабочего цикла выполняют вручную или с помощью средств механизации. Таким образом полуавтомат работает в автоматическом цикле, для повторения которого требуется вмешательство человека (загрузка заготовок, съём изделий, ориентирование, зажим заготовок).

Рисунок 1 - Структурная схема автомата [2]

 

        

 

 

 

 

 

 

 

2 Типовые детали, которые изготавливаются  на токарных станках автоматах

На токарных автоматах изготавливаются детали простой формы, небольшого диаметра и малой длины. Заготовками для изготовления деталей обычно служат прутки.

 

Рисунок 2 – Типовые детали обрабатываемые на   токарных автоматах:   фасонно-отрезных,   продольно-фасонного   точения, токарно-револьверных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Требования к заготовкам

В качестве заготовок часто используется прутковая сталь калиброванная круглая, квадратная и шестигранная, также тянутые прутки цветных металлов и сплавов.

Для обработки с высокой степенью точности разброс по твердости заготовок должен быть уменьшен по сравнению с действующим стандартом. Форма заготовки должна ,  возможно, больше соответствовать форме готовой детали, иметь небольшие припуски на обработку. Одним из главных требований является стабильность размеров.

Овальность, т. е. разность наибольшего и наименьшего размеров одного и того же поперечного сечения, не должна превышать допустимого отклонения по диаметру. Местная кривизна заготовок не должна превышать 1 мм на 1 погонный метр.

Прутковые заготовки заправляются с обоих концов снятием пологой фаски под углом 20° на длине 2—3 мм на специально оборудованном станке.

Трубные заготовки относятся к группе прутковых. Они могут изготавливаться из стальных бесшовных холоднотянутых труб высокой точности. Проволока круглого сечения по ГОСТ 17305-91 (по специальным заказам квадратного и шестигранного сечений) в бунтах применяется в качестве заготовки на фасонно-отрезных бунтовых автоматах.

Штучные заготовки изготовляются литьем, штамповкой и из мерных кусков проката.

 

а — без  защитной   фаски,  б — с  защитной  фаской

Рисунок 3 - Стандартные  центровые отверстия

 

Центровые отверстия, их формы и размеры показаны на рисунке 3. Форма на рисунке 3,а является наиболее распространенной. Форма на рисунке 3,б с конусом 120°, предохраняющим базовый конус от повреждений, применяется в деталях часто устанавливающихся на центровые отверстия в ходе их обработки. Предохранительный конус, кроме того, создает более удобные условия для подрезания торца детали, когда она установлена на центровые отверстия (смотри таблицу 1).

Таблица 1 -   Размеры центровых отверстий,  мм

Диаметр заготовки	Размер отверстия					Наименьший диаметр концевой шейки заготов- ки D0
	D	d	L	l	a
Свыше    8 до    12	4,0	1,5	4,0	1,8	0,6	6,5
»        12   »    20	5,0	2,0	5,0	2,4	0,8	8,0
»        20    »    30	6,0	2,5	6,0	3,0	0,8	10,0
»        30    »    50	7,5	3,0	7,5	3,6	1,0	12,0
»        50   »    80	10,0	4,0	10,0	4,8	1,2	15,0
»       80     »    120	12,5	5,0	12,5	6,0	3,5	20,0

 

Литые заготовки из чугуна и цветных сплавов (например, бронз оловянистых, железистых, цинковых) изготавливают отливкой.

Литые заготовки, отливаемые в песчаные формы, изготавливают с допустимыми отклонениями размеров по 1-му и 2-му классам точности ГОСТ 1855—55 и ГОСТ 2009—55.

Отливки имеют уклоны, образованные на наружных и внутренних поверхностях по направлению от плоскости разъема формы. Углы уклонов могут быть от 1,5 до 3°, увеличиваясь с уменьшением высоты заготовки. Уклоны должны особо учитываться при закреплениях заготовок в патронах, так как могут вызвать погрешности установки, а в худшем случае  -  вырыв под действием сил резания. Неровности отливок должны быть хорошо зачищены (осуществляется поставщиком отливок), что особенно важно при использовании станков с различными автоматическими загрузочными устройствами.

Штампованные стальные заготовки в зависимости от оборудования, принятого для изготовления  имеют штамповочные уклоны для наружных стенок под углом от 3 до 7° и внутренних от 7 до 10°[3].

 

 

 

4 Особенности обработки деталей на токарных автоматах и полуавтоматах

1. Совмещение работы инструментов — одновременное участие в одном переходе обработки нескольких режущих инструментов. Начало и окончание действия могут быть одновременными для всех участвующих инструментов и со смещением по времени. Взаимное размещение инструментов должно предусматривать влияние сил резания на форму обрабатываемого изделия, особенно его составляющих Ру, направленных вдоль стержней резцов перпендикулярно оси изделия. Средствами уменьшения отжатия заготовки могут служить: применение, резцов с углом φ=90° (упорно-проходные и подрезные); роликовые люнеты в отдельных или комбинированных державках (используемые в револьверных головках или стойках продольных суппортов); установка резцов с двух противоположных сторон заготовки.

2. Совмещение рабочих и холостых ходов. Рабочим-ходом называется передвижение инструмента с одновременным снятием или деформированием материала изделия. Длина рабочего хода определяется по пути, пройденному инструментом со скоростью рабочей подачи. Путь составляет проход плюс гарантийный зазор между инструментом в его рабочей позиции и заготовкой изделия.

Холостым ходом называется передвижение инструмента рабочим органом станка не сопровождаемое снятием или деформированием материала изделия.

Совмещение этих ходов возможно только тогда, когда каждый инструмент или их определенная группа могут независимо от других участвующих инструментов передвигаться относительно заготовки изделия. Это связано с наличием на автомате или полуавтомате нескольких или по крайней мере двух рабочих органов, служащих средствами их передвижения. Результатом совмещения рабочих и холостых ходов является сокращение времени обработки изделия как следствия уменьшения продолжительности автоматического цикла.

3. Уравнивание времени продолжительности обработки на разных рабочих позициях при выполнении операции на многошпиндельном токарном автомате или полуавтомате. Уравнивание по времени является задачей равномерного распределения общего объема обработки. Время выступает критерием оценки степени равномерности распределения. Равномерность достигается: изменением в составе переходов, перенесением работы отдельных инструментов из одного перехода в другой; заменой инструментов (резцов) одной формы другой; материалом инструментов, допускающим другие, более высокие режимы резания; сменой на рабочей позиции типа суппорта (многошпиндельные вертикальные, последовательного действия полуавтоматы); применением комбинированных центровых инструментов и т. д. Не рекомендуется производить уравнивание за счет снижения режимов резания против нормативных для автоматной обработки. Уравнивание продолжительности обработки на разных рабочих позициях многошпиндельного токарного автомата или полуавтомата сокращает цикл и тем повышает производительность станка.

4. Одновременное изготовление в одной операции двух изделий из данной заготовки. Изделия простейших форм могут быть изготовлены в одной операции на автоматах токарно-револьверных, фасонно-отрезных прутковых, многошпиндельных горизонтальных. На рисунке 4 приведена схема обработки двух изделий подобных форм и размеров на токарно-револьверном автомате.

 

 

Рисунок 4 – Пример обработки двух разных изделий в одной операции на токарно-револьверном автомате.

 

5. Избежание совмещения чистовых и обдирочных проходов. Для повышения точности обработки такие переходы, как обдирка, поперечное точение, накатывание, сверление и рассверливание при отношениях d сверла к d заготовки >0,65 следует выполнять в начале цикла перед чистовыми переходами.

6. Сверление ступенчатых отверстий. В целях сокращения времени на обработку надо начинать со сверления отверстия большого диаметра.

7. Улучшение схода стружки. Достигается установкой резца передней гранью вниз. Где возможно, это следует использовать, когда нет других средств удаления стружки, например дробление стружки вследствие переменной подачи и т. п.

8. Выстой - выдержка инструмента в конце прохода без подачи. Выстой применяется в целях зачистки торцовой поверхности ступени образуемой подрезным или упорно проходным резцом и поверхностей, образуемых широкими и фасонными резцами. Отсутствие подачи снимает нагружение резца и изделия, а следовательно, их упругое отжатие. Тем самым достигается более точный размер и меньшая шероховатость поверхности.

9. Сокращение рабочего хода отрезных и прорезных резцов за счет увеличения длины прохода проходного резца или увеличений ширины фасонного резца, чем достигается уменьшение диаметра заготовки в местах врезания отрезных или прорезных резцов.

10. Предварительное   центрование заготовки при сверлении отверстий. В случаях обработки относительно глубоких отверстии это особенно необходимо. Не рекомендуется пользоваться следом сверла, остающимся после отрезки готового изделия от прутка, так как след может иметь смещение с центра[4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5  Обработка заготовок на токарных автоматах и полуавтоматах

5.1 Обработка   заготовок   на   многорезцовых токарных   полуавтоматах

На многорезцовых токарных полуавтоматах обрабатывают заготовки деталей типа ступенчатых валов.

Общий вид полуавтомата показан на рисунке 5. Заготовку устанавливают на станке в центрах: переднем - в шпинделе коробки скоростей 2 передней бабки 3 и заднем - в пиноли задней бабки 5. Крутящий момент на заготовку передается кулачками зажимного патрона. На направляющих станины 1 смонтированы нижний 8 и верхний 4 суппорты. Суппорты служат для закрепления резцов.

Особенность обработки заготовок на многорезцовых полуавтоматах состоит в том, что нижний суппорт имеет только продольную подачу, а верхний - только поперечную. На нижнем суппорте закрепляют резцы, работающие с продольной подачей, - проходные; на верхнем суппорте - резцы, работающие с поперечной подачей, - подрезные, прорезные, фасонные, для обтачивания фасок. При наладке многорезцового полуавтомата резцы устанавливают и закрепляют относительно заготовки так, чтобы одновременно обрабатывалось несколько поверхностей.

На многорезцовых токарных полуавтоматах обтачивают только наружные поверхности заготовок: цилиндрические, конические, фасонные, плоские торцовые, кольцевые канавки, фаски.

Рисунок 5 – Схема токарного многорезцового полуавтомата

 

На рисунке 6, а показана обработка заготовки ступенчатого вала одновременно четырьмя проходными резцами, четырьмя прорезными резцами и одним подрезным.

На рисунке 6, б показана обработка заготовки конического зубчатого колеса. На верхнем суппорте установлены резцы, работающие с поперечной подачей. На нижнем суппорте установлены два резца: правый обтачивает цилиндрическую шейку вала, левый — коническую поверхность заготовки, Резец, обтачивающий коническую поверхность, работает по копиру, установленному на суппорте.

 

Рисунок 6 – Схемы обработки заготовок на токарном многорезцовом полуавтомате

 

5.2 Обработка заготовок на токарных автоматах

5.2.1 Одношпиндельные автоматы

1. Фасонно-отрезные автоматы предназначены для обработки деталей простой формы, небольшого диаметра и малой длины. Заготовками для изготовления деталей служат прутки. Пруток закрепляют в цанговом патроне, пропуская его сквозь полый шпиндель автомата.

Автоматы имеют от двух до четырех поперечных суппортов (передний, задний, один вертикальный или два наклонных). На суппортах закрепляют фасонные резцы. В одном из суппортов закрепляют отрезной резец. На фасонно-отрезных автоматах обрабатывают только наружные поверхности заготовок (смотри рисунок 7).  Обработку поверхностей ведут только с поперечной подачей резцов. Некоторые автоматы имеют сверлильный суппорт, в котором закрепляют сверло. Сверление отверстия выполняют с продольной подачей сверлильного суппорта. После окончания обработки поверхностей фасонными резцами отрезной резец отрезает готовую деталь от прутка, и цикл работы автомата повторяется.

 

Рисунок 7 – схема обработки заготовки на токарном одношпиндельном фасонно-отрезном автомате

 

2. Продольно-фасонные автоматы предназначены для обработки деталей сложной формы диаметром d до 22 мм и длиной до 20d. Заготовками служат точные калиброванные прутки, пруток закрепляют в цанговом патроне автомата и пропускают сквозь люнетную втулку 2 стойки 3 (рисунок 8). Шпиндельная бабка 1 автомата или шпиндель имеет продольную подачу. Поэтому пруток, закрепленный в патроне автомата, одновременно с вращением получает продольную подачу. Суппорты автомата, число которых доходит до шести, имеют только поперечную подачу. В зажимных устройствах суппортов закрепляют проходные резцы и один отрезной резец.

 

Рисунок 8 – Схема обработки заготовки на токарном одношпиндельном продольно-фасонном автомате

 

Скоростями движений передней бабки (прутка) и поперечных суппортов а также моментами включения и выключения подач управляют кулачки распределительного вала автомата. Сочетание продольной подачи прутка с поперечной подачей резцов позволяет обтачивать наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, подрезать торцы, протачивать канавки, обтачивать фаски. Дополнительный продольный суппорт позволяет выполнять сверлильные и резьбонарезные работы. Обработка поверхностей заготовки ведется в непосредственной близости от торца люнетной втулки, что значительно уменьшает деформацию заготовки.

3. Токарно-револьверные автоматы (рисунок 9) имеют револьверный суппорт с револьверной головкой, работающей с продольной подачей, и от двух до четырех поперечных суппортов. Инструменты, работающие с продольной подачей, закрепляют в гнездах револьверной головки, а инструменты, работающие с поперечной подачей - в зажимных устройствах поперечных суппортов.

На токарно-револьверных автоматах обрабатывают наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, подрезают торцы, протачивают канавки, фаски, обрабатывают отверстия сверлением, зенкерованием, развертыванием и растачиванием, нарезают наружную (плашками) и внутреннюю (метчиками) резьбу, накатывают рифления. Использование дополнительных устройств расширяет технологические возможности автомата.

 

Рисунок 9 – Схема одношпиндельного токарно-револьверного станка

 

5.2.2 Многошпиндельные автоматы

Заготовками для изготовления деталей на автоматах служат прутки (прутковые автоматы) или штучные заготовки — поковки, отливки, которые закладывают в специальные емкости — магазины (магазинные автоматы).

1. Автомат параллельной обработки (рисунок 10) предназначен для одновременного изготовления нескольких одинаковых деталей. Заготовки пропускают сквозь полые шпиндели на длину, равную длине изготовляемых деталей. Вылет прутков из шпинделей ограничен упорами задней стойки. Затем прутки закрепляются цанговыми патронами шпинделей, и они получают вращательное движение.

Обработка заготовок ведется фасонными резцами, каждый из которых установлен в переднем поперечном суппорте против соответствующего шпинделя станка. Все резцы получают одновременную поперечную подачу. После обработки поверхностей заготовок отрезные резцы, установленные в заднем поперечном суппорте, отрезают готовые детали от прутков.

На автоматах обрабатывают только наружные поверхности заготовок и только с поперечной подачей резцов.

 

Рисунок 10 – Схема токарного многошпиндельного автомата параллельной обработки

 

2. Автомат последовательной обработки (рисунок 11) имеет в передней стойке шпиндельный барабан, в котором расположены шпиндели. На торцовой стороне передней стойки у каждого шпинделя установлены поперечные суппорты. Между стойками расположен осевой суппорт с каретками, имеющими продольное перемещение. Каретки осевого суппорта расположены на одной оси со шпинделями, против которых они установлены. При обработке заготовок инструменты, работающие с поперечной подачей, устанавливают в зажимных устройствах поперечных суппортов. Инструменты, работающие с продольной подачей, закрепляют в зажимных устройствах каретки.

После того как все одновременно работающие инструменты отойдут от заготовок в исходное положение, шпиндельный барабан вместе с закрепленными прутками повернутся на одну позицию. После того как каждая заготовка последовательно пройдет через все позиции автомата, каждый режущий инструмент обработает на ней соответствующую поверхность. В каждой позиции автомата заготовка находится на определенной стадии обработки. В предпоследней позиции отрезной резец отрезает готовую деталь от прутка. После очередного поворота шпиндельного барабана на 1/п часть, где п — число шпинделей автомата, пруток подается на длину, равную длине обрабатываемой детали. При очередном повороте барабана на 1/п часть начинается новый цикл изготовления следующей детали.

Рисунок 11 – Схема токарного автомата последовательной обработки

 

3. Вертикальный многошпиндельный полуавтомат роторной обработки (смотри рисунок 12). На станине установлена карусель, в которой смонтированы шпиндели. На центральной колонне закреплены вертикальные суппорты. Обрабатываемую заготовку закрепляют в патроне шпинделя, от которого она получает вращательное движение v. Карусель вместе со шпинделями имеет медленное вращательное движение S. С такой же скоростью и в том же направлении вращается колонна с суппортами. При вращении карусели и колонны заготовки обрабатываются инструментами, закрепленными в суппортах, с вертикальной подачей. За один оборот карусели и колонны обработка заканчивается.

Рисунок 12 – Схема токарного многошпиндельного полуавтомата роторной обработки

 

 

6 Технологические требования к конструкциям обрабатываемых деталей на токарных станках-автоматах

Под технологичностью конструкции детали понимается совокупность свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке ее производства, изготовления, эксплуатации и ремонте и обеспечении технологичности сборочной единицы, в состав которой она входит.

При конструировании деталей машин, обрабатываемых на станках токарной группы, необходимо учитывать следующие технологические требования.

Детали, обрабатываемые на станках токарной группы, должны содержать наибольшее число поверхностей, имеющих форму тел вращения.

Конструкция детали должна быть такой, чтобы ее масса была уравновешена относительно оси вращения. Обработка уравновешенных заготовок исключает влияние дисбаланса масс на точность изготовления поверхностей деталей. При конструировании деталей необходимо использовать нормальный ряд диаметров и длин, что позволяет применять стандартный режущий инструмент. В конструкциях следует избегать применения нежестких валов и втулок (длинных тонких валов и тонкостенных втулок). Жесткая конструкция вала позволяет вести токарную обработку без применения люнетов. Жесткая конструкция втулок (стаканов, цилиндров) позволяет обрабатывать их в кулачковых патронах, не прибегая к специальным приспособлениям. При обработке нежестких деталей погрешность геометрической формы обработанной поверхности всегда больше, чем при обработке жестких деталей.