Центральное отверстие 13 шаблона 6 служит для базирования на фиксирующем диске 4 Фиксирующий диск выполнен ступенчатым и имеет

Перекрестье 15 в центре диска и шкалу 16 с цифровыми обозначениями, сто делений которой соответствуют ста делениям кулачкового диска. В диске предусмотрены две кнопки 14 с иголками для фиксации устройства на бумаге при его использовании.

Устройство для вычерчивания профиля кулачков предусматривает наличие заготовки для вычерчивания кулачка. Заготовка представляет собой бумажный формат с нанесенными осями симметрии, необходимыми отверстиями, минимальными и максимальными радиусами кулачка, разрезами, а также техническими условиями и требованиями на изготовление.

Перекрестье диска 4 совмещают с осями симметрии заготовки, после чего диск фиксируют при помощи иголок на бумаге. Риску 5 совмещают с нулевым делением шкалы диска 4 и по криволинейной поверхности 8 паза проводят дугу, характеризующую положение механизма в начале рабочего цикла. Затем аналогичные дуги проводят через все расчетные деления кулачкового диска, выбираемые из операционной технологической карты, причем дуги проводят не от максимального до минимального конструктивного радиуса, а лишь на том участке, где происходит приращение высоты кулачка. Контроль радиального приращения высоты кулачка осуществляют при помощи цифровых обозначений концентрических рисок 10.

Далее карандашом, вставленным в соответствующее расчетному радиусу отверстие 12 шаблона, вращая его вокруг диска 4, проводят все концентрические участки профиля кулачка. Участки холостых перемещений прочерчивают по наружному контуру устройства, представляющего собой участки подводов и отводов, выполненных для определенной производительности станка.

Вычерченные элементы кулачка соединяют радиусом, равным радиусу ролика рычага, при помощи отверстия 3 в движке 1, а по линейке 7 проводят размерные линии и проставляют на них обозначения размеров.

Рабочие участки профиля кулачка вычерчивают так, как это было описано выше, или, если это позволяет центральный угол кулачка, на котором происходит рабочее перемещение, используют один из участков подводов устройства для вычерчивания кулачков.

Для того чтобы ролик рычага, передающего движение суппорту, при его отводе не отрывался от кулачка, а при подводе не увеличивал уровень допустимых нагрузок, криволинейные участки кулачков, соответствующие холостым перемещениям механизмов автоматов, должны быть расположены на определенном центральном угле кулачка. Строятся эти участки по специальным шаблонам холостых перемещений, рассчитанным для каждого интервала производительности. Каждый автомат (или группа автоматов, связанная общей базой) имеет свой шаблон, чертежи которого в обязательном порядке прилагаются в руководствах по эксплуатации.

Пример разработки технологического процесса обработки штуцера на токарно-револьверном автомате модели 1Е140, заполнения операционной карты и профилирования кулачков представлен в приложении Г.

4.5. Определение основных характеристик кулачковых механизмов

и проверка его работоспособности

Перемещение поперечных и револьверных суппортов токарно-револьверных автоматов осуществляется в основном от дискового кулачка 1, закрепленного на распределительном валу и систему рычагов 2 (рис. 4.6). Для обеспечения постоянного силового контакта ролика рычага с кулачком, а также возврата рабочего органа станка в исходное положение применяется пружина 4.

Рис. 4.6 – Принципиальная схема перемещения рабочего органа станка

от кулачкового механизма

Для обеспечения заданной производительности автомата и его работоспособности необходимо определить основные характеристики кулачкового механизма и сравнить их с допустимыми значениями.

К основным характеристикам кулачкового механизма относятся угол давления θ, коэффициент возрастания сил ε и коэффициент надежности механизма К_н.

Определение допустимых (оптимальных) значений характеристик кулачкового механизма производится по номограмме, представленной на рис. 4.7. Для этого необходимо определить сумму приведённых коэффициентов трения (f_1пр + f_2пр).

Приведённый коэффициент трения f_1пр между толкателем и кулачком рассчитывается по формуле

, (32)

где d_р – диаметр цапфы, мм;

D_р – диаметр ролика, мм (в табл. 4.1. обозначен d₂);

f₁ – коэффициент трения (f₁ = 0,1…0,15). а при выполнении роликов на подшипниках качения f₁ = 0,02

Рис. 4.7 – Номограмма определения характеристик кулачкового механизма

Приведённый коэффициент трения f_2пр. в опоре качающегося толкателя определяется по формуле

, (33)

где d₀ – диаметр цапфы, мм

r₂ – радиус рычага, мм

f₂ – коэффициент трения штифтового пальца рычага (f₂ = 0,14…0,22).

Величину коэффициента трения f можно принимать по ориентировочным данным табл. 4.3

Таблица 4.3

Значения коэффициентов трения скольжения материалов

Материал трущихся поверхностей	Коэффициент трения скольжения
при хорошей смазке	при недостаточной смазке
Сталь по стали	0,05 – 0,10	0,15
Сталь по чугуну	0,05 – 0,15	0,18
Сталь по бронзе	0,10 – 0,15	0,15

Угол давления θ – угол между нормалью nn к профилю кулачка и направлением скорости башмака v_б (рис. 4.7). В кулачковых механизмах с качающимся толкателем θ, град, определяется по формуле

θ = θ_п ± δ, (34)

где θ_п – угол подъема профиля кулачка, град;

δ – угол наклона толкателя, град.

Угол подъема профиля θ_п – угол между касательной tt к профилю кулачка и направлением окружной скорости башмака ωρ (см. рис. 4.8).

Знак (±) перед углом наклона толкателя δ зависит от направления вращения дискового кулачка и окружной скорости толкателя (башмака) v_б. При прямом вращении кулачка окружная скорость кулачка направлена в сторону, противоположную оси поворота толкателя (рис. 4.8,а), в противном случае – направление вращения кулачка считается обратным (рис. 4.8,б)

Рис. 4.8 – Схемы определения углов и скоростей в дисковых (а, б) и цилиндрических (в, г) кулачковых механизмах с качающимся толкателем

Выбор знака производится в соответствии с данными табл. 4.4

Таблица 4.4

Выбор знака в формулах в зависимости от направления вращения кулачка и направления скорости башмака

Тип кулачка	Направления вращения кулачка
Прямое	Обратное
Дисковый
Цилиндри-ческий
	θn + δ	θn – δ	θn – δ	θn + δ
– sin δ	+ sin δ	+ sin δ	– sin δ

Угол подъёма профиля дискового кулачка θ_n, град, определяется по формуле

(34)

где - параметр спирали (подъем спирали при повороте радиуса-вектора на угол, равный одному радиану);

ρ_z, ρ_z-1 – наибольший и наименьший радиусы-векторы участка профиля кулачка;

γ^| - профильный угол в рад (см. рис. 4.4).

Для цилиндрического кулачка угол подъема винтовой линии является величиной постоянной и определяется по формуле:

(35)

где h_z, h_z-1 – координаты крайних точек профиля;

D – средний диаметр цилиндрического кулачка, мм

Для дисковых кулачков угол наклона толкателя δ, град, определяется на основе теоремы косинусов из схемы, представленной на рис. 4.8, а и 4.8,б, по формуле:

, (36)

где r₁ – радиус качающего толкателя, мм;

L – межцентровое расстояние, мм.

В формулу (34) определения угла давления θ угол наклона толкателя δ подставляется со знаком, полученным при расчёте по формуле (36).

Для цилиндрических кулачков угол наклона толкателя δ определяется из рис. 4.8,в и 4.8,г по формуле:

или (37)

Угол давления θ, рассчитанный по формуле (34) определяется не менее, чем в 4-х положениях: начало и конец участка подвода инструмента, начало и конец участка рабочего хода толкателя.

Все рассчитанные значения θ не должны превышать θ_опт в соответствии с рис. 4.7. При монтаже кулачкового вала на опорах качения при δ = 0 можно пользоваться следующими допустимыми значениями: при роликовом башмаке θ_доп = 68…70⁰, при остроконечном θ_доп = 58…60⁰. При монтаже кулачкового вала на опорах скольжения указанные значения следует уменьшить на 3…5⁰.

При превышении указанного допустимого значения необходимо переработать конструкцию кулачкового механизма с целью обеспечения его надежности и работоспособности.

Коэффициент возрастания сил ε при качающемся толкателе зависит от усилия Р_р, которое приложено к системе передач, связывающей рычаг с рабочим органом, и окружным усилием Т на кулачке (рис. 4.9).

Рис. 4.9 – Схема к определению коэффициента возрастания сил при качающемся толкателе

Из уравнения равновесия моментов, которое имеет вид

Рr₁ = Р_рr₂ + М_тр, (38)

где Р – сила на башмаке, действующая под углом 90⁰ к рабочему плечу рычага О₁с, н;

r₁ – длина рабочего плеча рычага, мм;

r₂ – длина плеча рычага, к которому приложена рабочая нагрузка, мм;

, нмм – момент сил трения на оси вращения рычага

А – реакция в точке О₁;

d – диаметр оси вращения рычага, мм;

f₂ – коэффициент трения на оси вращения рычага штифтового пальца

определяется коэффициент возрастания сил по формуле

, (39)

где φ = arctg f₁ – угол трения роликового пальца

Знак ± перед sin δ выбирается по табл. 4.3.

Рассчитанный по формуле (39) коэффициент возрастания сил сравнивается с допустимым значением (см. рис. 4.7).

Основной характеристикой работоспособности кулачкового механизма является коэффициент надежности, определяемый по формуле

, (40)

где – угол заклинивания.

В формуле (40) угол давления θ принимается наибольшим из рассчитанных выше значений.

КПД кулачкового механизма в мгновенном его положении можно определить по формуле

(41)

4.6. Кинематический и силовой расчет

При кинематическом расчете кулачкового механизма необходимо определить скорости и ускорения перемещения толкателей, представленные на рис. 4.10, на котором изображено: угол давления θ, угол подъема кулачка θ_п,угол наклона толкателя δ, радиус кривизны профиля кулачка ρ,расстояние l от оси качания толкателя до точки касания башмака с кулачком, V – скорость толкателя, V_е – переносная скорость кулачка, V_r – относительная скорость перемещения толкателя по кулачку, а, а^t, aⁿ – ускорения соответственно полное, тангенциальное и нормальное.

Рис. 4.10 - Кинематические параметры дискового кулачкового механизма

Для силового расчета кулачкового механизма определение скорости и ускорения перемещения толкателя допускается выполнять графическим способом по номограммам, представленным на рис. 4.12. В этом случае скорость и ускорение толкателя соответственно равны

V = ξ_vV_е, (42)

a = V_е²(Х/ρ + Y/R + Z/l), (43)

где V_е = ωR, ω- угловая скорость кулачка;

ξ_v, Х, Y, Z – безразмерные коэффициенты, определяемы по номограмме (рис. 4.12).

Силы, действующие на кулачок при обработке детали рассмотрим на примере продольной подачи револьверного суппорта (рис. 4.11).

а) б)

Рис. 4.11 – Схема к силовому расчету механизма

Рис. 4.12 – Номограмма для кинематического расчета кулачкового механизма

Для обеспечения процесса резания (при рабочем ходе суппорта) кулачок через систему рычагов преодолевает силы сопротивления Р, н, револьверного суппорта, которые определяются по формуле

P=k_nP_x+F_тр+P_пр, (43)

где P_x – суммарная составляющая сил резания, действующая в направлении подачи, н;

k_n – коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента;

F_тр – сила трения в направляющих, н;

P_пр – сила замыкания кулачкового механизма пружиной, н.

Сила трения в зависимости от формы направляющих определяется по следующим формулам

- F_тр=(Pz+2Py+G)f – для направляющих ласточкин хвост (k_n = 1,4, f=0,2);

- F_тр=(Pz+Py+G)f – для прямоугольных направляющих (k_n = 1,4, f=0,2);

- 2Мр/d+G)f – при сверлении (k_n = 1,0, f=0,15)

где G – вес движущихся частей, н.

При силовом замыкании с помощью пружины сила пружины Р_пр, н, определяется по формуле

P_пр = 1,5(Gf+ma), (44)

где m – масса движущихся частей, кг

a – максимальное ускорение, определяется по формуле (43).

Тогда сила N, н, действующая на кулачок равна

(45)

Рассчитанная сила должна быть меньше допустимой силы [N],н, определяемой по критерию усталости рабочих поверхностей по формуле (в случае касания цилиндрического ролика и кулачка – рис.4.13,а)

, (46)

где [σ_Н] – допускаемое контактное напряжение по критерию усталости рабочих поверхностей. Для проектного расчёта [σ_Н] можно приблизительно принимать в зависимости от твёрдости поверхностного слоя:

– [σ_Н] = (26÷28)НВ, МПа – для среднеуглеродистых улучшенных сталей с одинаковой прочностью по всему объёму;

– [σ_Н] = (22÷26)НRC_Э, МПа – для легированных сталей с поверхностной термообработкой;

– [σ_Н] = (1,5÷1,8)НВ, МПа- для чугуна и пластмассы;

− приведённый модуль упругости, МПа;

- Е₁, Е₂ − модули упругости контактирующих тел, МПа;

b − длина контакта, мм;

Рис. 4.13 – Схема к расчету контактных напряжений:

а – при контактировании цилиндрических ролика и кулачка;

б - при контактировании бочкообразного ролика и кулачка

Крутящий момент на распределительном валу (кулачке) определяется по формуле

М_КР = N_КSin(θ_П ±δ)R/ή, (47)

где N_К – сила, приложенная к кулачку в точке его касания с роликом (см. рис. 4.11, б), н;

(θ_П ±δ) – угол давления, определяемый по формуле 34 с учетом табл.4.4;

R – радиус-вектор кулачка, мм;

ή – кпд кулачкового механизма, определяется по формуле (41).

5. Разработка цикла работы автомата

Все автоматы и полуавтоматы работают по определенному автоматическому циклу. Для взаимной увязки работы отдельных механизмов в течение цикла составляется циклограмма работы автомата в целом.

Циклограмма дает графическое изображение всего цикла обработки детали, разработанного и рассчитанного на карте наладки. Она позволяет установить последовательность работы каждого суппорта или механизма, проверить рациональность проведенных совмещений рабочих и холостых ходов и выявить все ошибки, которые могли быть допущены при разработке технологического процесса и расчете цифровой информации карты наладки.

Простейшие циклограммы показывают только моменты начала и конца каждой фазы движения ведущего и ведомого звеньев. Такие диаграммы могут строиться в полярной системе координат (круговые циклограммы) и в прямоугольной системе (линейные циклограммы).

Круговая циклограмма обычно строится для автоматов с распределительным валом. Циклу движения каждого механизма соответствует окружность произвольного радиуса, на которой отмечены моменты начала и конца каждой фазы движения (рис.5.1,а), а также даны поясняющие надписи.

Рис. 5.1 – Циклограммы движений рабочих органов

В линейной циклограмме (рис. 5.1,б) работе каждого механизма соответствует отрезок прямой (или полосы), на которой в принятом масштабе отмечены моменты начала и конца каждой фазы движения и даны поясняющие надписи.

Циклограмма с условными изображениями движений рабочих органов в прямоугольной системе координат (рис. 5.1.в) дает более наглядное представление о движении рабочих органов, чем круговые и линейные циклограммы, поэтому она применяется наиболее чаще.

Циклограмма может строиться не только для перемещений рабочих органов, но и для их скоростей и ускорений, изменений нагрузок и т.п. в течение цикла.

При наличии у автомата помимо распределительных валов еще и вспомогательных, скорости вращения которых отличаются от основного, в таких случаях строят отдельные циклограммы для работы каждого распределительного вала либо при построении общей циклограммы работы автомата учитывают масштабы угловых скоростей каждого распределительного вала.

Для автоматов, имеющих зависимое (последовательное) управление, полезно строить совмещенные циклограммы движений рабочих органов и органов управления (рис. 5.2). На этих циклограммах условно показывают перемещение рабочих органов во времени; числами обозначены моменты подачи командных импульсов и положения органов управления в течении е цикла. Если орган управления имеет два положения, то обозначают: 0 – выключено и 1 – включено; если три положения: 0 – выключено, 1 – включено в одну сторону, 2 – включено в противоположную сторону.

Рис. 5.2 – Циклограмма движений рабочих органов и органов управления

В качестве примера на рис. 5.3. представлена линейная циклограмма обработки детали на токарно-револьверном автомате модели 1А136. Составляется циклограмма после заполнения всех граф таблицы карты наладки. Производится расписывание всего цикла обработки от 0 до 360° (или от 0 до 100 соток, как на рис. 5.3) с указанием, на каком угле поворота распределительного вала выполняется каждый переход

Рис. 5.3 – Циклограмма работы токарно-револьверного автомата

6. Установка, наладка и регулирование кулачков и

механизмов управления перемещениями суппортов

Наладка токарно-револьверного автомата производится в строгом соответствии с картой наладки и предусматривает выполнение комплекса работ по его подготовке к обработке заданной заготовки. Наладка различных автоматов в принципе одинакова и включает ряд следующих последовательных этапов:

- установка цанг зажима прутка и подающей трубы;

- настройка частоты вращения шпинделя (установка сменных шкивов, зубчатых колес, наладка пульта управления);

- настройка частоты вращения распределительных валов (установка сменных зубчатых колес в коробке подач);

- отвод ограничителей (упоров) хода суппортов и салазок в крайние задние положения;

- установка дисковых кулачков на продольном и поперечном распределительных валах(револьверного, поперечного и вертикального суппортов, качающегося упора);

- установка ригелей на управляющих барабанах (поворотом револьверной головки, изменениями частоты вращения и реверсом шпинделя, подачей и зажимом материала, подводом ловителя готовых изделий, включениями привода приспособлений, включением ускоренного вращения распределительных валов);

- установка револьверного суппорта относительно торца шпинделя;

- установка отрезного резца, упора прутка (или качающегося упора) в револьверную головку;

- настройка зажимного и подающего материал устройства (регулирование усилия зажима и величины подачи прутка, установка направляющего кольца);

- установка режущих инструментов (без резьбонарезного);

- проверка чередования переходов при включенном вращении шпинделя и ручном вращении распределительного вала;

- регулирование положений инструментов для получения размеров и формы изделия в допустимых пределах отклонений (пробные обработки участков заготовки изделия в автоматическом режиме, контрольные измерения);

- установка и наладка резьбонарезного инструмента (работа в автоматическом режиме);

- пробная обработка заготовки в автоматическом режиме.

Рассмотрим подробнее наладку и регулирование основных устройств и механизмов управления автоматом.

Ускоренное вращение распределительных валов используется в автоматах 1Б125, 1Б140, 1Е110 – 1Е165 для повышения их производительности за счет сокращения времени холостых ходов при больших циклах обработки. На автоматах мод. 1Б125 и 1Б140 для этого на поперечном распределительном валу размещен управляющий барабан 7 (рис.6.1), на котором устанавливают ригели 6, включающие и выключающие через систему рычагов зубчатую полумуфту быстрого вращения. Ригели 6 ставят по делениям «сотых», нанесенных на ободе барабана 7, соответствующих началу и окончанию холостого хода того или другого рабочего органа (например, револьверного или поперечного суппорта и др.). Для регулирования механизма включения ускоренного вращения следует установить винты 2 таким образом, чтобы при переключении они касались пальца 1 не раньше, чем палец-призма 4 рычага 5 перейдет вершину второго пальца-призмы рычага 3 и начнет скольжение по второй его грани. На автоматах модели 1Е110 – 1Е165 ускоренным вращением распределительных валов управляют, включая или выключая электромагнитную муфту в коробке подач от соответствующих ригелей командоаппарата.

Рис. 6.1 – Рычажно-кулачковый механизм включения и

выключения ускоренного вращения распределительного

вала на автоматах мод. 1Б125 и 1Б140

Командные кулачки (ригели) переключения револьверной головки, закрепляемые в пазах командного барабана, устанавливаются скосом на себя в соответствии с данными операционной карты. После этого проверяется правильность их положения на барабане. Для этого включают вращение вспомогательного вала и наблюдают, в какой точке во время переключения ролик 1 (рис. 6.2) зубчатого рычага 2 отрывается от кривой и в какой точке падает обратно на кривую. Ролик 1 должен отрываться в точке а, где кончается подъем кривой (рабочий участок кулачка), и опускаться во впадину б, т.е на площадку холостого хода.

Если ролик отрывается раньше, чем кончается рабочий участок, то командный кулачок (ригель), этого переключения необходимо передвинуть против вращения барабана на половину или целое деление (в зависимости от того, как далеко отрывается ролик от площадки холостого хода). Если же ролик отрывается от диска на площадке холостого хода и падает на следующий участок подъема кулачка, то ригель необходимо передвинуть по ходу вращения барабана. Таким образом осуществляется регулирование остальных командных кулачков автомата.

Рис. 6.2 – Положение ролика при переключении револьверной головки

При установке сменных дисковых кулачков поперечных и вертикальных суппортов, например, на автоматах модели 1Б125 и 1Б140 снимают со станка блок кулачков поперечных суппортов и устанавливают вне станка новые кулачки, для чего ослабляют стопор 3, вывинчивая штребель 1, затем вместе с пустотелым валиком 4 и втулкой 2 вынимают блок кулачков (рис.6.3); сняв с валика 4 втулку 2 и вывернув гайку 5, удаляют кольцо 6, продвинув его вдоль валика, затем снимают кольцо 7 и кулачок а, за ним в том же порядке – остальные детали и кулачки б, в и г. Новый набор кулачков начинают устанавливать с кулачков вертикальных суппортов, а затем – заднего поперечного суппорта.

Рис. 6.3 – Съемный блок кулачков поперечных суппортов на

автоматах мод. 1Б125 и 1Б140

Наличие мелкозубчатой нарезки на торцах колец 6 и 7 позволяют совместить их нулевые деления. Блок кулачков на станок устанавливают в порядке, обратном его снятию; валик 4 должен надежно соединиться с втулкой червячного колеса с помощью торцовых зубьев и ориентирующего штифта 8.

На автоматах модели 1Е110, 1Е116, 1Е125, 1Е140 и 1Е165 блок из четырех кулачков также съемный, имеющий сходство со съемным блоком кулачков выше описанных автоматов. Различие их состоит в том, что дисковые кулачки и закрепляющие и ведущие их муфты насажены на общую гильзу, имеющую на обоих концах конические участки, которыми она центрируется, сопрягаясь с коническими отверстиями в оси червячного колеса распределительного вала и во втулке концевой вращающейся опоры. Блок через отверстие гильзы стягивается штребелем (см. рис. 6.3). Вращающийся момент помимо трения на конических поверхностях соединения передается закладной шпонкой. Муфты по торцам имеют мелкозубчатую нарезку, а на цилиндрических поверхностях – нулевые риски и деления сотых.

Рычажные системы суппортов при сменах кулачковых блоков выводят в крайние верхние положения и закрепляют пружинами-фиксаторами.

При установке кулачков переключения револьверной головки

Регулирование положения револьверной головки до торца шпинделя осуществляют перемещением рейки 7 (рис. 6.4) относительно корпуса револьверной головки с помощью установочной втулки 8 и гайки 9. При регулировании суппорта нужно отвернуть гайку 9 и вращением установочной втулки 8 в ту или иную сторону установить необходимое расстояние (погрешность регулирования ± 1 мм).

Рис. 6.4 – Регулировочные участки револьверного суппорта автоматов моделей 1Д112 и 1Д118.

Чтобы сохранить натяжение пружин возврата с суппортом постоянным, надо переставить втулку 10 в отверстии кронштейна 11 (для этого ослабляют винт 12 и втулку ставят в нужное положение). Натяжение пружин можно осуществить гайками 13. Чрезмерно натягивать пружины не следует во избежание резких ударов ролика 14 сектора 6.

На автоматах моделей 1Е110 и 1Е165 натяжение пружин регулируют, ввертывая или вывертывая специальный винт 6 в рычаге подачи 4 (рис. 6.5), а регулирование расстояния револьверной головки до торца шпинделя осуществляется следующим образом: освобождают контргайку 2 и, вращая полый винт 1, перемещают тягу-толкатель 3 относительно неподвижного (при регулировании) рычага подачи 4 на необходимую величину. Отсчет изменения положения револьверной головки ведется по шкале линейки 5.

Наладку вертикального суппорта и установку в нем отрезного резца производят следующим образом. Поворотом распределительного вала вручную маховиком кулачок подачи вертикального суппорта устанавливают в положение, соответствующее началу рабочего хода.

Рис. 6.5- Наладка положения револьверной головки

Призматический резец закрепляют в резцедержателе 2 винтом 3 (рис. 6.6, а) так, чтобы вершина лезвия на 0,35 … 0,5 мм не доходила до прутка. Винтом 4 с ослаблением затяжки гаек 5 регулируют положение суппорта 1, а следовательно, и резца по расстоянию от торца шпинделя, которое берется из операционной карты обработки. Установку резца 5 по центру осуществляют, поворачивая резцедержатель вокруг оси 2 (рис. 6.6, б), для чего ослабляют три винта 1, крепящих резцедержатель 3, а затем, вращая расконтренные винты 4, устанавливают резец. Включая левое вращение шпинделя, при ручной подаче, осуществляемой с помощью вставленной в отверстие рычага подачи закладной рукоятки, подрезают пруток так, чтобы на торце не оставалось выступа в центре.

а) б)

Рис. 6.6 – Схемы установки отрезного резца в вертикальном (а) и

поперечном (б) суппортах токарно-револьверного автомата

7. Охрана труда в конструкциях и системах управления автомата

Современные токарные автоматы и полуавтоматы в своем большинстве представляют мощные и быстроходные машины со сложными механизмами, ведущими автоматическую обработку заготовок сразу несколькими режущими инструментами, снимающими большой объем стружки. Это значительно осложняет их обслуживание и для безопасной работы требует в их конструкции применение специальных ограждений и предохранительных устройств, предупреждающих возможность несчастного случая или исключающих поломку автомата.

Основные требования безопасности к конструкции станков и органам системы управления изложены в ГОСТ 12.2.009-99«Станки металлорежущие. Общие требования безопасности», ГОСТ 12.2.064-81 «Система безопасности труда. Органы управления производственным оборудованием. Общие требования безопасности», а также в следующих нормативных документах: ГОСТ 12.4.040-78, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.064, ГОСТ 9146, ГОСТ 21752, ГОСТ 22269 и др.

К указанным требованиям следует отнести следующие:

1. К конструкции станков:

- конструкция станков должна сводить к минимуму возникновение для работающих опасных ситуаций при его эксплуатации, наладке, техническом обслуживании и ремонте. Конструкцией станков должна быть устранена возможность возникновения несчастных случаев во время предполагаемого срока службы станка, включая его монтаж и демонтаж;

- изготовитель должен информировать в эксплуатационных документах об опасности неполной эффективности защитных мероприятий и необходимости специального обучения и применения средств индивидуальной защиты;

- станки, а также все узлы и элементы станков должны быть устойчивы. При работе станков преднамеренное опрокидывание, падение или смещение станков и их узлов не допускаются;

- конструкция станков (узлов и элементов) должна исключать ошибки соединения и подключения при монтаже узлов и элементов, которые могут стать источником опасности;

- в станках с раздельными приводами главного движения и подачи предусматривают устройство, обеспечивающее отключение привода главного движения не ранее отключения привода подачи;

- конструкция станков должна обеспечивать безопасность работающего с инструментом, а также с частями станков, представляющими опасность, даже при незначительном весе этих частей;

- прутковые токарные автоматы и прутковые револьверные станки должны иметь по всей длине прутков ограждения, снабженные шумопоглощающими устройствами. В случае применения ограждения в виде направляющих труб, вращающихся вместе с прутками, или в случае, когда прутки с задней стороны выступают за пределы ограждений, прутковый магазин должен иметь круговое ограждение по всей длине;

- расположенное снаружи станка устройство для подачи прутков должно иметь ограждение, не затрудняющее доступ к механизмам подачи прутков;

- конструкция станка не должна допускать включения движений разных сборочных единиц станка путем последовательного перемещения в разные положения одного органа управления (например включение зажима заготовки и пуск шпинделя), если это может привести к травмированию;

- в автоматах, полуавтоматах и станках с ЧПУ для обработки заготовок со скоростью резания более 5 м/с с внутренней стороны смотрового окна устанавливают решетку, изготовленную из стальных прутков диаметром не менее 5 мм. Диаметр вписанной в ячейку окружности не должен превышать 60 мм. В местах пересечения прутки соединяют сваркой. Допускается изготовлять решетку в виде вертикально расположенных прутков диаметром не менее 6 мм и расстоянием между прутками не более 60 мм.

2 Органы управления станком должны быть:

- доступны и расположены с учетом эргономических факторов и не находиться в плоскости режущего инструмента;

- размешены относительно корпуса станка с учетом требуемых усилий для перемещения, последовательности и частоты пользования, а также значимости функций;

- снабжены четко выполненными знаками и надписями, однозначно определяющими назначение органов управления и обеспечивающими возможность прочтения на расстоянии не менее 500 мм;

- расположены вне опасной зоны так, чтобы манипулирование органами управления не вызвало дополнительных опасностей для работающего. При зажиме и разжиме заготовки рукоятки не должны быть направлены в сторону инструмента;

- часто используемые рукоятки, маховики и другие органы управления и настройки станков располагают на передней стенке станков в удобных для работы местах;

- если во время механизированных перемещений подвижных органов станков частота вращения звездообразных штурвалов, маховиков с рукоятками может превысить 20 об/мин, то предусматривают их автоматическое отключение во время этих перемещений;

- участки захвата на рукоятках управления станками (за исключением настольных) располагают при среднем положении рукояток на высоте не ниже 500 и не выше 1700 мм от нижней плоскости основания станков или площадки, с которой производится управление;

- нижний ряд кнопок пультов управления электрооборудованием располагают на высоте не ниже 600 мм, а верхний - не выше 1700 мм от нижней плоскости основания станков или площадки, с которой производится управление;

- усилие на рукоятках и рычагах (маховиках), используемых не более пяти раз в смену, не должно превышать 150 Н (15 кгс), используемых не более 25 раз в смену - 80 Н (8 кгс). Усилие рывка на зажимных рукоятках и рычагах (маховиках) различного назначения в моменты конца зажима и начала разжима, не должно превышать 500 Н (50 кгс);

- для станков массой до 10 т высота расположения осей маховиков и концов винтов (валов) под съемные рукоятки для перемещения и закрепления подвижных частей станка и закрепления заготовок и инструмента должна быть не менее 500 мм и не более 1500 мм от нижней плоскости основания станков или площадки, с которой осуществляется управление. При усилии на рукоятках и рычагах (маховиках) до 40 Н (4 кгс) допускается высота расположения осей маховиков и концов винтов (валов) до 1600 мм;

- в станках, предназначенных для серийного производства, органы ручного управления. используемые только при настройке станка на обработку другой детали, допускается располагать на высоте расположения осей маховиков и концов винтов (валов) до 2500 мм от нижней плоскости основания станков или площадки, с которой осуществляется управление;

- рукоятки, педали и др. органы управления механизированными перемещениями подвижных органов станка должны быть снабжены устройствами для фиксации, блокировки либо устройством, связанным с приводом главного движения станка, исключающим возможность аварии или опасной ситуации (при отжиме обрабатываемых заготовок в зажимных патронах и приспособлениях, когда суппорты токарных и бабки шлифовальных станков находятся не в исходном положении или при вращении патронов, в которых закреплены заготовки, когда подача команд на отвод пинолей задних бабок центровых станков для токарных или шлифовальных операций, и т.п. недопустима);

- пульты управления станка с расположением нижнего ряда кнопок на высоте менее 900 мм от уровня пола должны иметь наклон панели не менее 30° к вертикальной плоскости. При количестве кнопок не более пяти допускается располагать панель управления вертикально и устанавливать пульты управления на всех уровнях по высоте;

- для станков с регулированием положения путевых упоров переключения, расположенных на подвижных элементах (например столах), во время движения этих элементов должна быть устранена возможность травмирования пальцев рук работающего во время регулирования положения упоров;

- неполадки системы управления не должны вызывать:

· самопроизвольного пуска станка без выдачи команды;

· невыполнения поданой команды на остановку;

· падения или выбрасывания подвижных частей станка или обрабатываемых деталей:

· задержки или невыполнения команд для автоматической или ручной остановки станка или его механизмов;

· снижения эффективности защитных средств станка.

Рассмотрим реализацию основных требований безопасности в токарно-револьверных автоматах.

Все открытые вращавшиеся части токарно-револьверных автоматов закрываются глухими кожухами, плотно прикрепленными к основанию.

Зона обработки в каждом автомате закрывается передвижными или съемными щитками и крышками, которые для возможности наблюдения за ходом обработки имеют прозрачные окна. Щиты и крышки предохраняют рабочего от отлетающей стружки и брызг охлаждающей жидкости, а также предохраняют от захвата вращающимися деталями концов одежды, волос и рук. Их масса не должна превышать 6 кг, а перемещаться они должны после трогания с места при установившемся движении с усилием не более 40 Н. Подвижные устройства выполняют жесткими при толщине материала не менее: для листовой стали – 0,8 мм, листового алюминия – 2 мм и прочной пластмассы – 4 мм. В случае наличия в устройствах смотровых окон их выполняют из безосколочного полированного стекла толщиной не менее 4 мм.

Пример ограждения вращающихся прутков в токарных автоматах (полуавтоматах) представлен на рис. 7.1.

При перемещении ограждения 5 по направляющим 4 для открытия доступа к механизму подач при заправке новых прутков станок автоматически останавливается. Для избежания поломок резцов, возможных при внезапном выключении станка, конструкцией предусмотрено автоматическое отключение станка после обработки всего прутка. Это осуществляется посредством упоров 3 и 1 и конечных выключателей 2.

Рис. 7.1 – Подвижное ограждающее устройство

токарного пруткового автомата

На рис. 7.2 представлен механизм блокировки, останавливающий токарный автомат при отсутствии или при малой длине прутка в подающей трубе автомата. На оси рычага 3, перемещающего от кулачка 4 салазки с подающей трубой 1, установлено зубчатое колесо 2, находящееся в зацеплении с рейкой 8. Эта рейка под действием пружины 7 все время стремится переместиться вниз и через колесо 2 повернуть нижнее плечо рычага 3 направо. На пути перемещения рейки установлен конечный выключатель 6, осуществляющий остановку автомата.

Рис. 7.2 - Механизм блоки­ровки токарного автомата при отсутствии прутка

Паз 5 на кулачке, по которому перемещается ролик рычага 3, выполнен так, что в конечной точке его поворота, когда салазки с подающей трубой отве­дены назад, он имеет увеличенную ширину. Поэтому здесь ролик под действием пружины 7 может оторваться от левой стороны паза (точка а) и перейти к его правой стороне (точка б), в результате чего рычаг 3 получает дополнительный поворот и позволяет рейке 8опуститься ниже обычного.

Если пруток в подающей трубе есть и длина его достаточно большая, то ролик рычага 3 при отходе салазок назад не отрывается от левой стороны паза (точка а), так как усилие обхвата прутка подающей цангой будет больше усилия пружины 7. Рейка в этом случае не доходит до конечного выключателя.

Если в подающей трубе остался пруток небольшой длины, то падающая цанга при отходе салазок назад сходит с прутка. Здесь уже ничто не мешает пружине 7 дополнительно повернуть рычаг 3, поджимая его ролик к правой стороне паза (точка б). Рейка 8опускается и, нажимая на конечный выключатель, останавливает автомат. Требуемое усилие пружины 7 настраивается при наладке автомата винтом 9.

Для исключения возможности пуска автомата при открытых крышках предусматривается электроблокировка, позволяющая включать привод вращения только после закрытия крышки, замыкающей электрический конечный выключатель.

На рис. 7.3 представлена электромеханическая блокировка съемного ограждения, применяемого для предотвращения ошибочного пуска механизма привода оборудования при снятом ограждении. Ограждение I снабжено изоляционной колодкой 1 с вмонтированной в нее металлической скобой 2. Корпус оборудования II снабжен заглубленными в изоляционной колодке контактами 3 с присоединенными к ним проводами. При установке ограждения на место штыри скобы 2 входят в заглубление и замыкают контакты электрической цепи, обеспечивая тем самым возможность пуска привода оборудования. При снятом ограждении электрическая цепь разомкнута и пуск привода невозможен.

Рис. 7.3 - Электромеханическая блокировка съемного ограждения

Каждый автомат, его электродвигатели, пусковые приборы и другие элементы электрооборудования надежно заземляются. Все электропроводки закрываются или прокладываются в металлических шлангах или трубах.

В целях безопасной работы и предох­ранения от попадания стружки в авто­матах 1Д112—1Д118 и 1Б125—1Б140 продольный распре­делительный вал закрыт крышками. В этих же автоматах кулачок подачи револьверного суппорта устанавливается с передней стороны станины через специальное окно, закрываемое крышкой, а участок продольного распределительного вала с кулачками подачи попереч­ных суппортов сделан быстросъемным.

Предохранительные муфты со срезными штифтами для предохранения системы привода от перегрузки, имеются на вспомогательных валах токарно-револьверных автоматов всех моделей, кроме 1Е110 – 1Е165. Диаметры срезных штифтов должны быть равны диаметрам отверстий в постоянных (закаленных) втулках, запрессованных в полумуфты, с допуском на изготовление 0,01 … 0.02 мм.

На рис. 7.4 представлена муфта со срезным штифтом 1, который размещают в закаленных втулках 2. Величина силы, перерезающей штифт, зависит от материала, термической обработки и его номинального диаметра.

Рис. 7.4 – Предохранительная муфта со срезным штифтом:

1 – срезной штифт, 2 - втулки

Так, например, в токарно-револьверном автомате модели 1Б136 (рис. 1.27) для предохранения вспомогательного и распределительного валов от перегрузки служит предохранительный штифт 6. При производстве наладочных работ и необходимости ручного поворота маховика 16 для защиты рабочего обеспечивается отключение муфты 5, передающей вращение на вспомогательный вал от электродвигателя (N = 1 кВт, n = =1440об/мин) при обработке детали.

На станках модели 1Е110 – 1Е165 предохранительные муфты регулируют натяжением или ослаблением пружины, прижимающей две полумуфты с торцовыми зубьями одну к другой, что выполняют завинчиванием или отвинчиванием круглой гайки и контргайки на конце муфты. Регулирование надо вести при таком взаимном положении полумуфт, когда их торцовые зубья не находятся в зацеплении, а упираются в торцы друг друга. Несоблюдение этого условия может привести к поломке механизма. Указанные автоматы имеют не одну, а две пружинные кулачковые предохранительные муфты. Первая установлена в цепи привода вспомогательного вала, а вторая – в цепи привода распределительных валов коробки подач.

На рис. 7.5 представлена фрикционно-шариковая предохранительная муфта, у которой крутящий момент от втулки 1 ведущего вала к втулке 2 ведомого передается при помощи сил трения, создаваемых поверхностями шариков 3 с профильным диском 4. упором 5 и прижимом 6. в случае превышения на втулке заданного крутящего момента она останавливается, а шарики начинают проскальзывать относительно профильного диска. Величина крутящего момента регулируется в зависимости от силы поджатия шариков прижимом к сопрягаемым элементам. Само усилие регулируют за счет поджатия тарельчатой пружины 7 гайками 8.

Рис. 7.5 – Фрикционно-шариковая предохранительная муфта

Важным требованием безопасности труда в современных конструкциях токарных автоматов является наличие устройства своевременного удаления стружки из зоны резания. На большинстве токарных автоматов удаление стружки механизировано и в новых конструкциях производится с помощью шнекового транспортера, располагающегося под зоной резания. Стружка подается шнеком из зоны обработки в конец корыта, отстаивается от охлаждающей жидкости и затем последующими подачами сталкивается в контейнер. В небольших токарно-револьверных автоматах стружка собирается в специальные выдвижные ящики, устанавливаемые под зоной резания.

Для обеспечении нормального обслуживания автоматов и визуального наблюдения за ходом обработки на каждом автомате предусмотрено местное освещение, включаемое и отключаемое по мере необходимости выключателем на пульте управления. Все лампы местного освещения имеют арматуру, защищающие глаза рабочего от непосредственного воздействия лучей света. Местное освещение питается от электросети напряжением 36 В. Его мощность должны быть такой, чтобы рабочий мог без напряжения наблюдать за процессом резания и за состоянием режущих инструментов и обрабатываемых поверхностей заготовки.

В качестве примера ниже перечислены основные требования безопасности в конструкции токарно-револьверного автомат модели 1Е140:

- защита зоны резания подвижными кожухами с окнами из безосколочного стекла;

- на переднем кожухе имеется блокировочное устройство, отключающее автомат при открывании зоны резания;

- зона привода главного движения закрыта крышками, передняя открывающаяся крышка имеет замок со спецключами;

- дверка электрошкафа закрывается на два замка со спецключами;

- все крышки, закрывающие опасные места изнутри имеют сигнальную предупреждающую окраску, снаружи на них имеются предупредительные знаки;

- предохранительные муфты на вспомогательном и распределительном валах, срезные оси на рычагах приводов суппортов исключают поломку автомата при перегрузках;

- привод подач блокирован с работой главного привода;

- маховик вспомогательного вала не вращается;

- на пульте станка имеется грибовидная кнопка «Стоп».

8. Содержание курсовой работы

Целью курсовой работы является практическое применение студентами теоретических знаний по разработке систем управления с распределительным валом, технологических операций на токарно-револьверных автоматах, карт его наладки на обработку конкретных деталей, умение проектировать программоносители (кулачки) по разработанной карте наладки, а также приобретение навыков в наладке и установке кулачков на токарном автомате.

Исходные данные к курсовой работе:

- чертеж детали;

- базовая модель автомата.

Курсовая работа выполняется в соответствии с выданным индивидуальным вариантом задания.

Содержание пояснительной записки (выполняется в соответствии с ГОСТ 2.105 – 95):

- задание на курсовую работу;

- содержание;

- введение.

Обзор систем управления с распределительным валом, применяемых токарных автоматах и полуавтоматах

1. Описание базового токарного автомата (см. п.1):

1.1. Назначение, техническая характеристика, устройство и принцип работы автомата.

1.2. Конструктивные особенности автомата и размеры рабочего пространства.

1.3. Дополнительные устройства, расширяющие технологические возможности автоматов (при их применении в курсовой работе).

1.4.Система и механизмы управления автоматом.

2. Разработка технологического процесса обработки детали (см п.2):

2.1. Выбор заготовки и назначение режимов резания.

2.2. Описание технологического процесса обработки (с эскизами переходов).

2.3. Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента.

3. Расчет наладки автомата (см. п.3):

3.1. Расчет расстояние между торцом шпинделя и револьверной головкой.

3.2. Определение длины рабочего хода режущего инструмента

3.3. Определение количества оборотов шпинделя на рабочий переход.

3.4. Ориентировочная продолжительность цикла изготовления одной детали

4. Проектирование и расчет кулачков (см. п. 4):

4.1. Определение начальных и конечных радиусов рабочих ходов кулачков.

4.2. Распределение количества сотых делений дискового кулачка для холостых и рабочих перемещений.

4.3. Окончательный расчет времени цикла обработки детали и производительности автомата.

4.4. Профилирование кулачков.

4.5. Определение основных характеристик кулачковых механизмов и проверка его работоспособности.

4.6. Кинематический и силовой расчет.

5. Разработка цикла работы автомата (см.п.5)

6.Расчёт элементов механизма управления:

– уточнённый расчёт участка распределительного вала;

– проверочный расчёт на прочность элементов системы управления.

7. Установка, наладка и регулирование системы и механизмов управления (см. п.6).

8. Охрана труда (см. п.7).

- литература;

- приложение (операционная технологическая карта обработки детали)

Графическая часть работы состоит из:

- чертежа общего вида, ф. А3 (допускается ксерокопия),

- кинематической схемы, ф. А3 (допускается ксерокопия),

- операционной карты наладки с эскизами переходов обработки, ф.А1;

- чертежи разработанных кулачков, ф.А3;

- сборочный чертеж механизма с системой управления, ф. А3.

Пример разработки технологического процесса обработки штуцера, карты наладки и вычерчивания кулачков управления перемещениями суппортов, представлены в приложении Г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Интернет-ресурсы (за последние 10 лет).

2. Периодическая литература библиотеки ГГТУ им. П.О. Сухого (за последние 10 лет).

3. Материалы, технология, станки, инструмент (за последние 10 лет).

4. Бакунина Т. А.., Шилков Е. В. Проектирование операционной технологической карты и кулачков для токарно-револьверного пруткового автомата: Учебное пособие. - Рыбинск: РГАТА имени П. А. Соловьева, 2011. - 138 с.

5. Зазерский Е.И., Митрофанов Н.Г. и др. Справочник молодого наладчика токарных автоматов и полуавтоматов: 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк. 1987. – 303 с.

6. Камышный Н. И., Стародубов В. С. Конструкции и наладка токарных автоматов и полуавтоматов: Учебник для СПТУ.— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. школа. 1988.— 256 с.

7. Кучер И.М. Металлорежущие станки: Учебное пособие. – М.: Машиностроение. 1969. – 481 с.

8. Орликов М.Л.. Проектирование механизмов станков-автоматов: учебник для ВТУЗ. – М.: Машиностроение. 1962. – 253 с.

9. Сафро Е.С. Наладка одношпиндельных токарно-револьверных автоматов: Справочник. Л.: Машиностроение. 1983. – 200 с.

10. ГОСТ 12.2.009-99«Станки металлорежущие. Общие требования безопасности».

11. ГОСТ 12.2.064-81 «Система безопасности труда. Органы управления производственным оборудованием. Общие требования безопасности».

Дата добавления: 2015-08-18