Многошпиндельные токарные автоматы в зависимости от рода заготовки подразделяются на прутковые и магазинные. По принципу работы могут быть многошпиндельные токарные автоматы параллельного действия и многошпиндельные токарные автоматы последовательного действия.
На многошпиндельных автоматах параллельного действия, которые часто называют многопоточными, на всех шпинделях производятся одинаковые операции и за один цикл на каждом шпинделе заканчивается обработка детали, т. е. одновременно обрабатывается столько деталей, сколько шпинделей (потоков на станке). Такие станки очень производительны, но могут применяться только для обработки простых деталей, так как вся обработка выполняется в одной позиции.
Некоторые шестишпиндельные автоматы этого типа могут иметь загрузку в двух позициях, например во II и V. Тогда одновременно будут загружаться две заготовки, причем одна из них будет последовательно обрабатываться в позициях I, III и V, а вторая - в позициях II, IV и VI; следовательно, за один цикл будут обработаны две детали. В этом случае каждая заготовка пройдет только половину имеющихся на автомате позиций. Такой принцип использования автоматов называется параллельно-последовательным. Он повышает производительность автоматов при обработке более простых деталей.
При обработке более простых деталей многошпиндельные токарные автоматы могут работать таким образом, чтобы за один цикл изготовлялась не одна, а две детали. В этом случае загрузка заготовок и их снятие после изготовления производятся в двух позициях, которые расположены рядом (рис. 1, а) или с противоположных сторон (рис. 1, б).
Рис. 1. Схема обработки деталей на многошпиндельном токарном автомате параллельно-последовательного действия: а - восьмишпиндельный двухпоточный с двойным индексированием; б - восьмишпиндельный двухпоточный без двойного индексирования
Токарные многошпиндельные полуавтоматы работают на том же принципе, что и автоматы; их отличие в основном состоит в том, что загрузка заготовок и выгрузка обработанных деталей производятся вручную. При автоматизации загрузочно-разгрузочных работ полуавтоматы превращаются в автоматы и могут даже встраиваться в автоматические линии.
Обработка деталей из прутка на многошпиндельных автоматах
На многошпиндельных автоматах наиболее часто обрабатываются детали из прутков диаметром от 12 до 60 мм и из труб диаметром 80-125 мм и более.
Типичные детали, изготовляемые на прутковых автоматах, показаны на рис. 2.
Рис. 2. Типичные детали, изготовляемые на прутковых многошпиндельных автоматах последовательного действия (многопозиционных)
Наружные поверхности обрабатываются инструментами, установленными на продольном или поперечном суппорте, а обработка центральных отверстий производится с продольного суппорта.
Нарезание резьб может производиться инструментами продольных суппортов (метчики, плашки, самооткрывающиеся головки) и поперечных суппортов (накатки, гребенки, резцы). При нарезании резьб инструментами первой группы принудительное продольное движение дается только для «закусывания» резьбы. При нарезании наружной резьбы предпочтение следует отдавать самооткрывающимся головкам.
Отрезание готовой детали производится резцом, установленным на поперечном суппорте.
В статье токарный режущий инструмент на рис. 1 приведены типичные резцедержатели, применяемые на многошпиндельных полуавтоматах и автоматах.
Обработка наружных поверхностей деталей фасонными резцами поперечных суппортов производится в случаях:
- когда длина образующей фасонной поверхности детали не очень велика;
- когда требуется получение точных размеров (диаметральных и линейных) и хорошее качество поверхности;
- когда поверхность детали нельзя обрабатывать инструментом продольного суппорта.
Для получения особо точных поверхностей применяют бреющий держатель, принцип действия которого основан на протягивании детали между роликом и резцом. Бреющий держатель может обеспечить точность обработки до 0,02-0,03 мм по диаметру.
Обработка отверстий производится в зависимости от требований к их точности одним или двумя инструментами.
При обработке глубоких и точных отверстий сверление разбивают между двумя или тремя позициями с последующим проходом отверстия зенкером и разверткой на всю длину. Ступенчатое отверстие выгодно обрабатывать сначала сверлом большего диаметра, а затем меньшего диаметра. Таким образом, общая длина прохода делится между несколькими позициями.
Желательно перед сверлением производить зацентровку, но обязательной она является при сверлении глубоких отверстий малого диаметра, а также в случае тяжелой поперечной нагрузки, так как центровое сверло большого диаметра служит как бы поддерживающим центром. При сверлении сквозных отверстий малой длины величину хода сверла несколько увеличивают, чтобы получить зацентровку на следующей детали. Внутренние выточки выполняются с дополнительным поперечным перемещением резца.
На прутковых автоматах часто приходится подрезать передний торец обрабатываемой детали, так как вследствие отскакивания прутка от упора при его подаче рассеивание длины детали колеблется в пределах 0,5-1,0 мм. Подрезку желательно производить при неослабленном сечении заготовки, т. е. в первых позициях. Если же они не могут быть использованы для этой цели, желательно применять поддержку детали. Обработку торца детали и фасок лучше производить инструментом, установленным на поперечном суппорте, но можно и на продольном.
На рис. 3 показаны схемы обработки деталей на четырехшпиндельном автомате. Профиль (рис. 3, а) обрабатывается двумя резцами в двух позициях. Этим сокращается время и улучшается качество поверхности.
Рис. 3. План обработки специальной гайки (а) и валика (б) на четырехшпиндельном автомате
Длинные наружные поверхности обрабатываются резцами, установленными на продольном суппорте. Обработка производится резцами в разных позициях. Чистовая обработка производится одним продольным или фасонным резцом. При обработке точных поверхностей или при большом вылете прутка применяют роликовые держатели.
При обработке многогранной заготовки применение фасонных резцов для первых операций нежелательно, так как стойкость резцов будет значительно снижена вследствие ударной нагрузки. В этих случаях рекомендуется предварительно производить обработку проходными резцами.
На многошпиндельных прутковых автоматах иногда приходится обрабатывать длинные детали. В этом случае необходимо для наружной обработки применять роликовые держатели, а при точении фасонными резцами поддерживать деталь.
На рис. 3, б приведен пример обработки длинной детали по наладке, разработанной заводом им. С. Орджоникидзе. Для уменьшения вылета передний конец обрабатывается в четвертой позиции перед подачей прутка, а отрезание производится в третьей позиции. Недостатком такого метода является то, что ступень, обработанная до подачи прутка, может быть не концентрична со ступенью, обработанной после подачи, вследствие пережима прутка.
Обработка фасонных поверхностей может производиться и по копиру. В этом случае резец устанавливается в специальном держателе на продольном суппорте, а копир - на поперечном. Возможна также копирная обработка с помощью специальных салазок, устанавливаемых на поперечном суппорте, которые перемещаются от продольного суппорта по копиру. На рис. 4 показаны для сравнения план обработки рукоятки на обычном (рис. 4, а) и на копировальном (рис. 4, б) автоматах.
Рис. 4. План обработки рукоятки на обычном (а) и копировальном (б) шестишпиндельных автоматах
На рис. 5 показаны примеры обработки деталей на шестишпиндельных автоматах: а и б - штуцеров из шестигранного прутка, в - специального болта из круглого прутка.
Рис. 5. План обработки на шестишпиндельных прутковых автоматах штуцеров (а, б); план и карта обработки болта на шестишпиндельном прутковом автомате (в)
На рис. 6 приведены планы обработок разных гаек по двухпоточному принципу на шестишпиндельном автомате: отрезка готовых деталей и подача прутков происходит в позициях III и VI.
Рис. 6. Обработка двух гаек одновременно на шестишпиндельных автоматах: a - с наружной и внутренней резьбой, б - с внутренней резьбой
На рис. 7 приведен план обработки кольца карданного подшипника на восьмишпиндельном автомате модели КА-76, спроектированного СКБ-6 Мосгорсовнархоза. Кольца изготовляются из штучных заготовок по двухпоточному методу. Загрузка и выгрузка заготовок производится в 8-й и 1-й позициях, обработка - в трех позициях. За цикл выполняются два кольца.
Рис. 7. План обработки кольца карданного подшипника на восьмишпиндельном автомате модели КА-76 с двойным индексированием шпиндельного блока
Детали из штучных заготовок на многошпиндельных станках
Детали из штучных заготовок могут обрабатываться на многошпиндельных автоматах с магазинными устройствами и на многошпиндельных полуавтоматах с ручной загрузкой.
На автоматах с магазинными устройствами обрабатываются детали двух типов:
- детали, которые до этого были обработаны на автоматах (выполнение так называемых вторых операций);
- заготовки, выполненные в виде точных поковок, штамповок или отливок под давлением.
Технологический процесс обработки деталей на автоматах с магазинными устройствами почти не отличается от процесса, применяемого при обработке на прутковых автоматах. Технологические возможности автоматов с магазинными устройствами несколько меньше, чем прутковых, но они вполне достаточны, так как заготовка имеет конфигурацию близкую к окончательной форме детали.
Детали, которые не могут быть изготовлены с магазинными устройствами, обрабатываются на многошпиндельных полуавтоматах.
Процессы обработки на многошпиндельных полуавтоматах различны. Они зависят от типа и конструкции станка.
При обработке деталей из штучных заготовок необходимо учитывать следующие обстоятельства:
- конфигурация заготовки большей частью близка к окончательной форме детали, а отверстие часто имеется уже в заготовке, поэтому
- приходится снимать меньшее количество стружки, чем при обработке деталей из прутка;
- штучные заготовки обрабатываются за два постанова, так как часть поверхности используется для зажима;
- при обработке штучных заготовок возникают большие крутящие моменты, чем при обработке деталей из прутка.
Только на двухсторонних восьмишпиндельных автоматах кольца могут обрабатываться с обеих сторон (рис. 8).
Рис. 8. План обработки (а) подшипниковых колец на двухсторонних восьмишпиндельных автоматах (б) СКБ-6 - завод «Красный пролетарий»
