Обработка на одношпиндельных токарно-многорезцовых полуавтоматах

Токарные многорезцовые и многорезцовые копировальные полуавтоматы обычно выпол­няют одношпиндельными с горизонтальной компоновкой; однако в типаже многорезцовых копировальных станков имеются верти­кальные одно- и двухшпиндельные, а также одно- и двухшпиндельные фронтальные по­луавтоматы.

На токарных многорезцовых копироваль­ных полуавтоматах возможна обработка ци­линдрических, фасонных, конических и тор­цовых поверхностей деталей (рис. 73). Станки серийного выпуска позволяют обрабатывать заготовки диаметром до 500 мм, длиной до 1500 мм. Обработку длинных деталей прово­дят в центрах, за исключением вертикальных и фронтальных станков.

Проектирование наладок. На токарных многорезцовых копировальных полуавтоматах обеспечивается точность обработки 11—13-го квалитета. При правильном выборе наладки и технологической оснастки точность может быть повышена до 6—9-го квалитета.

Проектируя наладки, необходимо стре­миться к одновременной работе инструментов, установленных на продольных и поперечных суппортах. Совместно работающие резцы раз­мещают так, чтобы силы резания от одних резцов уравновешивались силами от других резцов.

Ступенчатые детали обтачивают с меньше­го диаметра; одновременно снимают фаски и подрезают торцы.

В наладках, оснащенных резцами из бы­строрежущей стали, увеличивают число резцов на продольном суппорте, так как это умень­шает длину хода и тем самым сокращает ос­новное время операции. Однако выигрыш во времени обработки из-за увеличения числа резцов обеспечен только до тех пор, пока вре­мя работы поперечного суппорта меньше времени работы продольного; иначе говоря, должно быть выдержано соотношение

L_пр = L_поп(s_пр/s_поп),

где L_пр, L_поп — длина рабочего хода соответ­ственно продольного и поперечного суппор­тов; s_пр и s_поп — допустимая подача соответ­ственно продольного и поперечного суппор­тов.

Увеличивая число одновременно работаю­щих резцов, необходимо учитывать жесткость станка, детали и крепления ее на станке.

Число резцов в наладке не должно быть чрезмерным также и потому, что увеличиваю­щиеся при этом вибрации станка и увеличение сил резания приводят к повышенному износу инструмента и более частому регулированию и смене его. В результате достигнутое сокра­щение основного времени может быть сведено на нет увеличением времени на подналадку и наладку станка. Кроме того, при большом числе резцов в наладке усложняется конструк­ция державок и затрудняется обслуживание станка.

При проектировании наладок с инструмен­тами, оснащенными твердосплавными пла­стинками, не следует значительно увеличивать число резцов, так как большинство многорез­цовых полуавтоматов не обладает большой жесткостью и при работе на высоких скоро­стях резания возникают интенсивные вибрации, вызывающие выкрашивание твердосплав­ных резцов, особенно в момент врезания. Часто мощность многорезцовых полуавтома­тов оказывается недостаточной для работы на высоких скоростях резания, что также требует сокращения числа одновременно работающих резцов в наладках. С целью более полного ис­пользования многорезцовых полуавтоматов при работе на скоростных режимах резания выгодно вместо многоинструментных приме­нять наладки с одним или двумя резцами, ра­ботающими по копиру. При этом достигается повышение производительности на 25% в ре­зультате увеличения скорости резания и по­дачи, а также сокращения времени на наладку и подналадку станка; кроме того, сокращается расход инструмента.

В некоторых случаях при работе на высо­ких режимах резания копировальные и фрон­тальные полуавтоматы целесообразно исполь­зовать вместо вертикальных многошпиндельных токарных полуавтоматов непрерыв­ного и последовательного действия без сниже­ния производительности. Простота наладки этих станков позволяет применять их в серий­ном производстве.

Важным фактором повышения производи­тельности является применение быстрос­менных наладок — блоков, настраиваемых вне станка. Одновременное выполнение переходов предварительной и чистовой обработки на многорезцовых полуавтоматах допустимо в случаях, если такое совмещение не снижает точности и не увеличивает параметров шеро­ховатости поверхности. Применять многорез­цовые наладки при чистовом обтачивании длинных гладких деталей не рекомендуется. Из-за погрешностей наладки нескольких ре­зцов на один размер и неравномерности отжа­тая резцов во время работы обрабатываемая поверхность получается ступенчатой. Поэтому предварительную обработку гладких поверх­ностей выполняют несколькими резцами, а окончательную одним резцом.

При чистовом обтачивании на многорез­цовых полуавтоматах ступенчатых деталей не­обходимо каждую ступень обрабатывать од­ним резцом; можно также применять сдвоенные суппорты, допускающие индиви­дуальное регулирование каждого резца на раз­мер.

Обработку многоступенчатых деталей ре­комендуется выполнять при смешанных на­ладках: поверхности большого диаметра обра­батывать инструментами, армированными твердым сплавом, а малых диаметров — ин­струментами из быстрорежущей стали.

Для получения более высокой точности (6—9-го квалитета) при обработке ступенчатых деталей наладку оснащают широкими фа­сонными или бреющими резцами, работающи­ми на поперечных суппортах; при этом сле­дует учитывать, что резцы, армированные твердым сплавом, работают на врезание зна­чительно хуже резцов из быстрорежущей ста­ли. Во избежание поломок твердосплавного инструмента следует предусматривать после­довательную работу продольного и попереч­ного суппортов.

При обработке бреющим резцом (рис. 74) необходимый Профиль детали получается бла­годаря касательному перемещению резца (рас­стояние l). Наладку на размер проводят по на­именьшему диаметру D, а все остальные размеры получаются с помощью профиля резца.

Наружные цилиндрические поверхности шириной до 90 мм следует обрабатывать фасонными резцами, если на это потребуется меньше времени. При обработке фасонными резцами технологическая система должна быть более жесткая; достигаемая точность обработки — 8—11-го квалитета. При разра­ботке наладок для станков 1А720, 1А730 и других, у которых длина хода поперечного суппорта связана с ходом продольного суп­порта, необходимо иметь в виду, что получить диаметры с точностью 6-11-го квалитета с помощью фасонных резцов можно лишь в тех случаях, если в конце рабочего хода суп­порта обеспечивается калибрование за счет не­скольких оборотов шпинделя без перемещения суппорта. Для повышения точности ступеней детали по длине следует при обработке в жестких центрах строго выдерживать размер входного диаметра центрового гнезда или ис­пользовать плавающий передний центр. Ба­зовые отверстия заготовок для установки их на оправках обрабатывают с точностью 6-го квалитета. Установка заготовок на оправках с натягом приводит к задирам на поверхности отверстия и отклонениям формы поверхности в процессе обработки, что устраняется допол­нительной обработкой.

Наиболее высокой точности достигают применением оправок различных конструкций типа оправок с центрирующим разжимным элементом для беззазорного центрирования.

Высокая точность достигается путем одно­временной обработки отверстия и торца дета­ли. При обработке деталей малой жесткости во избежание их деформаций целесообразно применять зажимные приспособления, обеспе­чивающие большие силы при черновой обра­ботке, а перед чистовой обработкой — разжим и зажим детали с минимальной силой.

Расчет копиров. Копиры для гидрокопиро­вальных станков 1712, 1722, 1732, 1708, 1713 и других рассчитывают по диаметральным и линейным размерам. Для расчета по диаме­трам за базовую принимают шейку заготовки, обрабатываемую с наиболее жестким допу­ском (диаметром 25_-0,05 мм, рис. 75, а). Если несколько шеек заготовки обрабатывают с одинаковым допуском, то в качестве базовой может быть принята любая из них, но наибо­лее удобной является шейка, с которой на­чинается обработка (диаметром 25_-0,2 мм, рис 75,б).

Размер копира по базовой шейке задают с ужесточенным допуском, который соста­вляет 25—30% допуска на шейку валика; для шейки диаметром 25_-0,2 мм допуск на изгото­вление копира

Т₁ = 0,2·30/100 = 0,06 мм.

Найденное значение T₁ распределяется от предельных размеров шейки валика (диамет­ром 25—24,8 мм) равномерно, образуя пре­дельные значения базового размера D_б копира (рис. 76):

D_бmax = 25 – (Т₁/2) = 24,97 мм;

D_бmin = 24,8 + (Т₁/2) = 24,83 мм.

Перепады h на копире и допуски на их вы­полнение рассчитывают по следующим фор­мулам:

для шеек диаметром D > D_б

h_max = (D_max - D_бmax)/2; h_min = (D_min - D_бmin)/2,

для шеек диаметром D < D_б

h_max = (D_бmin - D_min)/2; h_min = (D_бmax - D_max)/2,

где h_max и h_min — максимальный и мини­мальный перепады на сторону, мм; D_max и D_min — предельные диаметры обрабатываемых поверхностей, мм; D_б — диаметр, принятый в качестве базы, мм.

Пример расчета перепадов на копире (рис. 76 и 77):

h_max = (30 - 24,97)/2 = 2,515 мм; h_min = (29,8 - 24,83)/2 = 2,485 мм;

первый перепад h₁=2,515_-0,03 мм.

h_max = (35 - 24,97)/2 = 5,015 мм; h_min = (34,7 - 24,83)/2 = 4,935 мм;

второй перепад h₂ = 5,015_-0,08 мм.

h_max = (40 - 24,97)/2 = 7,515 мм; h_min = (39,8-24,83)/2 = 7,485 мм;

третий перепад h₃ =7,515_-0,03 мм.

Рабочие поверхности копира выполняют с параметром шероховатости поверхности Ra = 0,63 мкм.

Если окончательные линейные размеры де­тали получают методом подрезания торцов с копировального суппорта без использования поперечных подрезных суппортов, то ли­нейные размеры копира должны в точности соответствовать линейным размерам детали (рис. 78, а). При использовании поперечных подрезных суппортов необходимо учитывать припуски на подрезание и соответственно скорректировать линейные размеры копира на припуск (рис. 78,б). При точении конических поверхностей с последующей обработкой со­пряженной поверхности (рис. 79) необходимо в линейном размере копира (размер а) преду­смотреть поправку на величину X = zctgα, где z — припуск на окончательную обработку шей­ки на сторону, мм; α° — угол конуса.

Наименьшая высота ступени копира Н (рис. 78,б) зависит от наименьшего радиуса обрабатываемой шейки. Для копиров, устанав­ливаемых в Т-образные пазы станка при обыч­но применяемом вылете резца, работающего с копировального суппорта, от кромки стола на 40—45 мм, значение Н принимают по табл. 7.

Для секторных копиров значение Н может быть на 15 мм меньше табличного (рис. 80).

Во избежание посадки резца на задний центр и для снятия начальной фаски на детали копир лучше выполнять в соответствии с рис. 81: участок под углом 30° является защит­ной частью копира; α — угол фаски на детали; размером К обеспечивается образование фаски на детали: К = r + f +(1,5 ÷ 2), где r — радиус закругления вершины резца; f-фаска на де­тали, мм.

Для получения точного профиля детали ра­диус копировального щупа должен точно со­ответствовать радиусу при вершине резца. На рис. 82 дан чертеж копира для обработки одной из деталей и показана установка его на станке.

Примеры наладок. Наладки для обработки чугунных заготовок гильз блока цилиндров на станках 1А730 показаны на рис. 83 и 84. Гильзы (рис. 83) обрабатывают с продольного суппорта резцами с механическим креплением пластин твердого сплава. При точном изгото­влении державок резцов подналадка инстру­мента после поворота пластин не требуется. С поперечного суппорта подрезают торцы и прорезают канавки. Блок резцов для прорезания канавок налаживают вне станка на спе­циальном приспособлении.

Особенностью наладки для окончательной обработки гильзы является применение цанго­вой оправки (рис. 84). С помощью продольно­го суппорта обтачивают буртик и снимают фаску по внутреннему диаметру. С помощью поперечного суппорта снимают фаски на бур­тике, канавках и подрезают торцы буртика. В наладке фасочный резец для одновременно­го снятия двух фасок на буртике и подрезные резцы размещены в разных плоскостях.

С помощью специальных державок шкив может быть полностью обработан на одном станке (рис. 85). Специальная державка на продольном суппорте позволяет осуществлять радиальную (поперечную) подачу. Снятие фа­сок ручьев можно выделить в отдельную опе­рацию; тогда шкив обрабатывают за две опе­рации. В первом случае основное время на 25% меньше, чем во втором.

В наладке для обработки корпуса масляно­го насоса (рис. 86) подрезные резцы на поперечном суппорте работают с ударной нагрузкой. Поэтому для обеспечения высокой точно­сти (9-го квалитета) и малого параметра шероховатости поверхностей шеек 1 и 2 резцы продольного суппорта начинают их обработку после того, как закончит свою работу попе­речный суппорт.

На рис. 87 показаны схемы наладок двух многорезцовых полуавтоматов, на которых обрабатывают ступенчатый валик с двух сто­рон. В наладках применены резцы, армиро­ванные твердым сплавом, и резцы из быстрорежущей стали. Резцы, установленные на продольном и поперечном суппортах, рабо­тают одновременно.

На рис. 88 представлена наладка многорез­цового полуавтомата типа 116 для обработки одной стороны ведущего конического зубчато­го колеса. Наладка оснащена двумя про­ходными резцами на продольном суппорте; резец, обтачивающий конус, работает по копи­ру. Применение трех фасонных резцов на поперечном суппорте позволяет исключить вто­рую операцию.

Для сравнения на рис. 89 показана наладка копировальных полуавтоматов для полной то­карной обработки заготовок ведущего кониче­ского зубчатого колеса. Для быстрой перена­ладки полуавтомата на другую операцию применяют трехсекторный копир; при этом два сектора копира используют для обработки детали одного наименования с двух сторон, а третий сектор предназначен для обработки другой детали.

Наладки для обработки хвостовика пово­ротного кулака представлены в двух вариантах. В первом случае (рис. 90, а) предусмотре­но многорезцовое обтачивание; резец, обтачи­вающий конус, работает по копиру. Во вто­ром случае (рис. 90, б) на продольном копиро­вальном суппорте установлен один резец, обтачивающий по копиру поверхности 1—4. С помощью поперечного суппорта подрезают торец, обрабатывают канавки и снимают фа­ски. Применение копира позволяет проводить обработку на повышенных режимах, сокра­тить время наладки и подналадки станка на 20 — 25% и увеличить производительность.

На рис. 91 представлена наладка полуавто­мата с двумя копировальными суппортами, работающими навстречу друг другу, для обра­ботки ступенчатого вала с двух сторон. На­ладки такого типа значительно повышают производительность и сокращают потребное количество оборудования.

На рис. 92 показаны два варианта обработ­ки заготовок промежуточных зубчатых колес на многорезцовом полуавтомате с использованием специальных копирных державок на про­дольном и поперечном суппортах (рис. 92, а) и более производительная обработка на копи­ровальных полуавтоматах 1708, 1712 (рис. 92,б). Во второй наладке предусмотрен осевой инструмент для снятия фаски, установленный в державке на продольных салазках копиро­вального суппорта. Это позволяет исключить дополнительную операцию снятия фаски на сверлильном станке и на 20% снижаем время обработки. Наладка копировального полуав­томата для обработки фланцев (рис. 93) по­зволяет обработать внутреннюю фаску рез­цом, установленным на суппорте. Данные примеры показывают, что при творческом подходе к проектированию наладок можно расширить технологические возможности ос­нащаемого оборудования.

Полная токарная обработка заготовок зубчатых колес на двухшпиндельном горизон­тальном полуавтомате за два установа показа­на на рис. 94. Возможен вариант обработки последовательно на двух станках с двумя оди­наковыми наладками на каждом. Однако второй вариант менее целесообразен, так как выход из строя одного станка вызывает за­держку и затруднения в обеспечении про­граммы выпуска.

На рис. 95 представлена наладка двухшпиндельного вертикального полуавтомата для обработки венца маховика. На первом шпинделе (рис. 95, а) деталь базируется по на­ружному диаметру и торцу, растачивается отверстие и снимаются фаски. Деталь перестав­ляется на второй шпиндель, на котором она базируется по расточенному отверстию и тор­цу; затем проводится обтачивание по наруж­ному диаметру и снимаются фаски по наруж­ным кромкам (рис. 95, б).