Общая компоновка и основные детали автоматизированных металлообрабатывающих станков

Общая компоновка автоматизированного станка должна обеспечить наивыгоднейшие условия обработки соответствующих изделий, заданные точность, жесткость и виброустойчивость станка, удобство его наладки и обслуживания, возможность бесперебойного отвода стружки. Автоматы и полуавтоматы подразделяются на одно-, двух- и многосторонние, а по расположению рабочих органов — на горизонтальные, вертикальные и комбинированные. Сравнительно редко применяется угловая (наклонная) компоновка рабочих органов. Для увеличения жесткости, точности и виброустойчивости все чаще применяется портальная или рамная компоновка.

Вертикальная компоновка по сравнению с горизонтальной имеет следующие преимущества: уменьшение занимаемой площади и меньшее одностороннее изнашивание периодически перемещающихся или вращающихся столон. Главные недостатки вертикальной компоновки - большой вес, сложность конструкции, трудоемкость изготовления и неблагоприятные условия уборки стружки. Вертикальная компоновка получила широкое распространение в многошпиндельных, многопозиционных и ротационных автоматах и полуавтоматах.

Колонна в многопозиционных станках часто выполняется полой и крепится к основанию. Нижняя часть колонны представляет собой усеченный конус, служащий центральной опорной направляющей для стола, который опирается также на поддерживающие ролики. Верхняя часть выполняется в виде многогранника, число граней которого соответствует числу позиций. Ко всем граням, кроме расположенной на загрузочной позиции, привертываются направляющие из чугуна или стали.

Выбор общей компоновки в значительной степени связан с вопросом унификации конструкций. В последние годы этот вопрос, равно как и выбор основных габаритных размеров, решается на основе так называемого масштабного проектирования. В этом случае гамму (ряд, семейство) автоматов и полуавтоматов определенного назначения строят, исходя из одинаковых технологических данных, причем используется опыт создания одной или двух моделей этой гаммы со значительной, а иногда и полной унификацией кинематической схемы и конструкции.

Основные несущие детали (станины, стойки, колонны, столы) автоматов и полуавтоматов не отличаются от аналогичных деталей других высокопроизводительных многоинструментных станков. Вспомогательные движения, происходящие с большой скоростью в короткие промежутки времени, заставляют считаться с возникновением ускорений нередко больших масс. Чем больше эти массы, чем чаще следует одна операция за другой, чем больше ускорения и чем чаще происходит изменение скоростей, тем в более тяжелых условиях находятся основные несущие детали.

Требования к жесткости, точности и виброустойчивости автоматов и полуавтоматов удовлетворяются в основном теми же средствами, как и во всем станкостроении. При конструировании станин и других несущих деталей автоматизированных станков необходимо добиваться минимальной металлоемкости. Удельные давления для чугунных направляющих автоматов и полуавтоматов не должны превосходить 8—10 кГ/см2, для тяжелых условий работы уменьшают эти значения до ~ 50%, а для отделочных станков до 20%.

Шпиндели являются деталями, от которых в значительной степени зависят точность обработки и возможность применения наивыгоднейших режимов резания. Шпиндели автоматизированных станков работают в более тяжелых условиях, чем в других станках. В автоматах шпиндель часто вращается все время, даже и тогда, когда собственно обработка не производится. Так как автоматы и полуавтоматы в среднем имеют большую суточную загрузку, то правильный выбор размеров, конструкции, материала и обработки шпинделя имеет очень важное значение для обеспечения качества работы этих станков.

На шпиндели, а также другие валы автоматизированных станков распространяются общие правила конструирования и расчета этих деталей. Ввиду трудности точного вычисления напряжений в материале шпинделей очень сложных конструкций запас прочности для них рекомендуется принимать не ниже 1,75—2; для приводных и промежуточных валов обычно достаточен запас прочности порядка 1,2—1,3. Необходимо отметить, что вальцыавтоматов, особенно токарных, имеют невыгодную форму, обусловленную большим количеством кольцевых проточек, выючек, шпоночных канавок, продольных пазов, причем иногда недалеко от них расположена резьба. Это значительно снижает предел выносливости.

Распределительные валы быстроходных автоматов и полуавтоматов желательно проверять также на выносливость, так как напряжения в них изменяются с довольно большой частотой. Шпиндели и ответственные валы автоматизированных станков должны рассчитываться также на жесткость. Распределительные валы необходимо рассчитывать на угол закручивания при наибольшем крутящем моменте. Угол закручивания не должен быть больше 1 градуса на всей длине распределительного вала.

Расчет шпинделей многопозиционных станков методически не отличается от расчетов, которые применяются для одношпиндельных станков. При установлении расчетных нагрузок следует исходить из наиболее тяжелых условий работы шпинделя в любой из позиций.

Выбор и расчет подшипников, разработка конструкции их смазки и уплотнений производятся так же, как в других станках. Как показывает опыт эксплуатации, в передних опорах шпинделей автоматов и полуавтоматов наиболее рационально применять лабиринтные и канавочные уплотнения. Расчет и конструкция приводных и промежуточных валов и их опор, а также передач в цепях привода главного движения и движения подачи выполняются на основании тех же данных, что и в других станках.