В автоматизированных станках, таких как токарные автоматы с ЧПУ, зажимное устройство должно производить зажим и освобождение обрабатываемой детали автоматически (без участия рабочего) и в минимальное время.
К зажимному устройству предъявляются следующие требования: надежно крепить и вращать заготовки с требуемой точностью, обеспечивающей получение деталей заданной формы.
На токарных прутковых автоматах применяется цанговый зажим, помещающийся в шпинделе. Зажимная цанга представляет собой разрезанную втулку с конусной поверхностью на переднем конце. Образованные продольными прорезями лепестки цанги при сжатии ее охватывают внутренней поверхностью пруток и зажимают его. На рис. 1 показаны три типичные конструкции зажимных цанг, применяемые в автоматах.
В конструкции по рис. 1, а цанга совместно с трубой зажима перемещается справа налево, при этом она затягивается в конус шпинделя, сжимается и зажимает пруток.
В конструкции по рис. 1, б цанга совместно с трубой зажима перемещается слева направо, при этом конус цанги вдавливается в конус чашки шпинделя, цанга сжимается и зажимает пруток.
В конструкции по рис. 1, в в процессе зажима цанга остается неподвижной, а на нее надвигается труба с конусом, который сжимает ее и заставляет зажать пруток.
Зажимные цанговые устройства обеспечивают высокую точность центрирования обрабатываемой детали. Так, при зажиме прутков диаметром до 10-12 мм их радиальное биение на длине 30-35 мм составляет 0,02-0,03 мм, а при зажиме прутков диаметром 40 мм радиальное биение на длине 100 мм не превышает 0,02-0,05 мм.
Рис. 1. Цанговые зажимные и подающие устройства: а, б и в - зажимные цанги и схемы зажима, г - подающая цанга, д - схема работы цанговых механизмов подачи и зажима прутка
Зажим прутка (см. рис. 1, Приводы токарных станков) осуществляется с помощью цанги 17, на которую надвигается труба 11 с втулкой 16, зажимающая своим внутренним конусом цангу. Труба зажима перемещается рычажками 10, которые при надвигании муфты поворачиваются относительно подвижного кольца. Для быстрого разжатия цанги между ней и трубой помещена пружина 13, которая отводит трубу при освобождении рычажков от муфты. Труба 11 приводится в движение от цилиндрического кулачка через рычажную систему. Конструкция цанги 17 показана на рис. 1, в.
В прутковых автоматах внутри отверстия трубы зажима помещается труба подачи прутка, на передний конец которой навинчена пружинящая цанга (см. рис. 1, г). Подающая цанга представляет собой разрезанную втулку, губки которой перед термической обработкой были сжаты. Упругость губок обеспечивает прутка зажим с силой, достаточной для того, чтобы перемещать его в осевом направлении при раскрытой цанге зажима.
Однако упругая сила губок должна быть не слишком велика, чтобы подающая цанга могла проскользнуть по прутку, перемещаясь в исходное положение, когда пруток зажат зажимной цангой.
Операции подачи и зажима прутка происходят в такой последовательности (см. рис. 1, д): 1 - пруток подачи зажат; 2 - подающая цанга отведена; 3 - деталь отрезана и зажимная цанга разжимается; 4 - подающая труба с подающей цангой и прутком перемещается направо до тех пор, пока пруток не будет выдвинут на необходимую величину, определяемую упором. После этого осуществляется зажим прутка (см. рис. 1, Приводы токарных станков) надвиганием трубы 11. Когда пруток зажат цангой 17, труба подачи прутка возвращается в исходное левое положение. При этом цанга подачи 15 проскальзывает по прутку.
Перемещение трубы подачи прутка осуществляется постоянными цилиндрическими кулачками 5 (рис. 2) через рычажную передачу 3 и салазки 2. Регулирование величины подачи прутка производится винтом 1 путем установки камня 4 в пазу качающегося рычага 3.
Рис. 2. Механизм регулирования величины подачи прутка в токарных автоматах с цанговыми устройствами
Для предотвращения поломки инструментов и цанг в прутковых автоматах часто применяют устройства автоматического выключения станка при израсходовании прутка (рис. 3). Принцип его действия основан на том, что при достаточной длине прутка пружинки 4, размещенные в головке трубы подачи, сожмутся под действием ползуна, а кольцо утопится в чашку 3; если же пруток израсходован, цанга подачи при отводе соскользнет с него, пружинка разожмется и переместит кольцо левее нормального положения и переведет механизм выключения влево. Скрепленная с ним тяга через рычаг 5 замкнет контакт конечного выключателя и включит промежуточное реле РПМ; электромагнит обесточится, загорится сигнальная лампа. При этом рычаг 1 повернется вокруг своей оси, станет против рычага 2 и при заканчивании цикла кулачок распределительного вала повернет рычаг, выключится муфта подачи, а распределительный вал остановится.
Рис. 3. Механизм автоматического выключения токарного станка при израсходовании прутка (многошпиндельный автомат модели 1265)
Цанговые подача и зажим прутка могут осуществляться также гидравлически. На рис. 4 представлена конструкция этих устройств автомата модели 1341П завода им. Горького. Цилиндр механизма зажима прутка, образованный деталями 4, 7, 8, вращается совместно со шпинделем 11. Поршень 6 соединен с трубой 9, на которую навинчена зажимная цанга 12 c вкладышем 13. Масло в цилиндр 7 подается через радиальные каналы 5 к кольцевым внутренним пазам. От поршня 14 цилиндра подачи прутка, закрепленного в корпусе 15 передней бабки, через ползун 18, который перемещается на штангах 2, получает продольное движение труба 3, соединенная со сменной цангой 10 подачи прутка.
При движении ползуна 18 вправо происходит подача прутка. При поступлении масла в правую полость цилиндра поршень 14 перемещается влево и цанга 10 проскальзывает по прутку. Если в подающей цанге 10 есть пруток, то под действием усилия отвода ползуна влево пружина 16 сжимается и штифт 17 ведет ползун 18, упираясь в правый торец окна в поршне 14. При этом штырь 20 несколько утоплен и не нажимает на штангу 22, когда в конце отвода ползуна гайка 19 коснется штанги 21. Если же пруток израсходован и цанга подачи при отводе сошла с прутка, ползун 18 перемещается легко, пружина 16 не сжимается, штырь 20 выступает влево и нажимает в конце отвода на штангу 22, воздействующую на конечный выключатель 1. В этом случае станок выключится и загорится сигнальная лампа.
При наладке требуемая длина подачи прутка устанавливается штангой 22.
Рис. 4. Механизм подачи и зажима прутка в токарно-револьверном автомате модели 1341П
На полуавтоматах применяются самые разнообразные зажимные устройства, которые могут зажимать детали по внутренней или наружной поверхности в зависимости от того, как базируется заготовка, по отверстию или по наружному диаметру.
На рис. 5, а и б показаны механические и пневматические зажимные устройства. Принцип их действия основан на том, что путем перемещения стержня производится одновременный поворот рычажков, которые связаны с кулачками, зажимающими обрабатываемую заготовку. Отличие приведенных зажимных устройств состоит только в том, что стержень перемещается механическими или пневматическими средствами. Понятно, что стержень может также перемещаться гидравлическими или электромеханическими устройствами. На рис. 5, а приведен патрон для зажима по наружному диаметру, а на рис. 5, б - патрон для зажима полых деталей с базированием по отверстию.
При обработке деталей на полуавтоматах в центрах необходима задняя бабка. На рис. 5, в показана схема гидрофицированной задней бабки, в которой продольное и поперечное перемещения, а также зажим пиноли осуществляются гидравлически. Благодаря этому продолжительность операций по установке, укреплению и освобождению заготовки, обрабатываемой в центрах, а также по переналадке станка резко сокращается.
Установка штучных заготовок в рабочее положение на полуавтоматических станках производится вручную; на автоматах штучные заготовки подаются используя загрузочные магазины или загрузочные бункеры, а в автоматизированных линиях с транспортеров. В рабочее положение они попадают посредством загружателей (манипуляторов) или перегружателей (см. Автооператоры токарных станков).
Рис 5. Устройства для зажима штучных заготовок: а - двухкулачковый патрон для зажима по наружной поверхности, б - трехкулачковый патрон для зажима по внутренней поверхности, в - автоматизированная задняя бабка
