Станки токарной группы, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режимах, предназначаются для обработки разнообразных поверхностей тел вращения из штучных или прутковых заготовок. Здесь широко используются высокоэффективные технологические способы обработки элементарных поверхностей: обработка широкими резцами с поперечной подачей, обтачивание фасонными резцами наружных и внутренних поверхностей, применение резьбонарезных головок и т. д./ Применяется концентрация обработки заготовки несколькими инструментами одновременно: двумя и более резцами, резцами и сверлом и т. п. Сочетание указанных н других приемов позволяет быстро и точно вести обработку, Вместе с тем все эти инструменты должны вступать в работу в нужный момент, а одновременно работающие инструменты должны быть определенным образом расположены. Для обеспечения этого требуются дополнительные затраты времени и материальных средств, что делает рациональным использование подобного оборудования лишь при достаточно большой программе выпуска, т. е. в условиях массового, крупносерийного и серийного производства. В этих случаях сокращение времени обработки заготовок по сравнению с временем обработки на универсальных станках вполне компенсирует затраты на наладку автомата или полуавтомата и сокращает трудовые затраты на изготовление партии деталей.

Одношпиндельные автоматы и полуавтоматы относят по классификации ЭНИМС к первому типу, а многошпиндельные -- ко второму типу станков первой (токарной) группы, что находит отражение в обозначении моделей этих станков: 1112, 1Б125, 1Д118, ПОЗА, 1Ш6П, 1А225-6, 1К282, 1А240П-8, 1265М-8, 1283 и т. п.

При изготовлении любых одинаковых деталей на данном станке может быть выделен так называемый рабочий цикл, т. е. периодическая повторяемость отдельных действий и движений. Здесь непосредственное воздействие исполнительного механизма на объект обработки чередуется с действиями, не приводящими к изменению формы, свойств и размеров заготовки. Таким образом, время рабочего цикла Т можно разделить на время рабочих ходов tр и время холостых ходов tх:

станок токарный автоматический многошпиндельный

T=tр+tх.

За время рабочего цикла автомат или полуавтомат, как и любой другой металлорежущий станок, обрабатывает одну деталь. Способ осуществления рабочего цикла характеризует станок как автомат, полуавтомат или обычный станок, действующий с рабочим-оператором.

Автоматом называется самоуправляющаяся рабочая машина, которая самостоятельно, без вмешательства человека осуществляет все действия рабочего цикла и нуждается лишь в наладке для выполнения заданного технологического процесса и периодическом контроле. Если для повторения рабочего автоматического цикла требуется вмешательство рабочего (чаще всего для загрузки-выгрузки заготовок, деталей), то такой станок называется полуавтоматом.

Многошпиндельные токарные полуавтоматы выполняются с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделей. Число шпинделей от 4 до 12 (чаще 4, 6 и 8). Заготовками служат или куски проката, или отдельные отливки, штамповки, поковки. На этих полуавтоматах осуществляется точение, сверление, нарезание резьбы, развертывание, протачивание канавок и т. п. Одна из позиций полуавтомата является загрузочной, а в других ведется обработка поверхностей заготовки: всех (полуавтоматы параллельного действия) или части их (полуавтоматы последовательного действия).

Каждая рабочая позиция обслуживается группами поперечных и продольных суппортов, причем последние могут быть объединены в единую конструкцию с одним приводом подачи. В ряде позиций на продольных суппортах устанавливаются инструментальные головки с отдельным приводом главного движения. Заготовки зажимаются гидравлически в кулачковых или цанговых патронах.

Полуавтоматы параллельного действия по существу представляют собой объединение ряда изолированных одношпиндельных станков. Суппорты каждой группы могут вступать в работу постепенно или одновременно. В первом случае карусель непрерывно вращается относительно колонны с кулачком, а во втором случае поворот ее осуществляется сразу на угол, зависящий от числа шпинделей станка (45% 60° и т. д.). Количество позиций полуавтоматов последовательного действия позволяет осуществлять параллельную обработку двух одинаковых или разных деталей одновременно.

Горизонтальные многошпиндельные токарные автоматы. Существуют патронные и прутковые исполнения этих автоматов. В патронном исполнении станок может быть оснащен манипулятором для автоматизации загрузки заготовки и выгрузки обработанной детали. Автомат в прутковом исполнении комплектуют устройством для поддержания вращающихся прутков, передние концы которых находятся в шпиндельном блоке и закреплены в шпинделях с помощью цанговых патронов. В шпиндельном блоке размещается поворотный барабан с четырьмя, шестью или восемью шпинделями.

В каждой позиции барабана заготовки обрабатываются инструментом, установленным на поперечных и центральном продольном суппортах, которые отводятся по окончании обработки, позволяя шпиндельному барабану повернуться. Таким образом, заготовка, установленная в шпинделе, обрабатывается на всех позициях в соответствии с технологическим процессом. На прутковом автомате обработка заканчивается на последней позиции, где готовая деталь отрезается от прутка. В этой же позиции пруток выдвигается из шпинделя на заданную длину до упора для изготовления следующей детали. На автомате патронного исполнения снятие готовой детали и установка заготовки осуществляются на последней позиции.

На таких станках возможна последовательная и параллельно-последовательная обработка. Индивидуальная система охлаждения рабочей зоны автомата обеспечивается двумя электронасосами, подающими СОЖ в распределительные трубы, а оттуда (по шлангам) -- к режущему инструменту. Предусмотрена возможность подключения автомата к централизованной системе подачи СОЖ.

На станке используются следующие системы смазывания: централизованная (полив всех точек механизмов коробки передач и других точек, требующих обильного смазывания) с возвратом масла в резервуар; централизованная с дозированным смазыванием точек, не требующих обильного смазывания или расположенных в зоне, откуда смазочный материал не возвращается; индивидуальная для жидкого смазывания редуктора конвейера стружки. Резервуаром для смазочного материала служит изолированный отсек станины; уровень масла контролируется по маслоуказателю.

В корпусе шпиндельного блока находятся шпиндельный барабан, в котором смонтированы шпиндели, а также механизмы подачи и зажима прутка, поворота и фиксации шпиндельного барабана.

Шпиндельный барабан 20 (рис. 16) напрессован на пустотелую ось 24, внутри которой проходит центральный вал 25, передающий вращение от главного привода через зубчатые колеса 11 и 13 шпинделю 21. Правый конец оси 24 поддерживается фланцем коробки передач. Радиальными опорами шпинделя служат двухрядные роликоподшипники 14 и 19. Осевые нагрузки воспринимают упорные шарикоподшипники 15. Радиальный зазор в подшипниках 14 и 19 регулируется осевым перемещением внутренних колец подшипников по коническим шейкам шпинделя 21, осуществляемым с помощью гаек 17 и 27. Положение внутреннего кольца подшипника 19 фиксируется тремя винтами 18, а подшипника 14 -- гайкой 16, с помощью которой затем регулируется осевой зазор шпинделя.

В левой части шпинделя смонтирована муфта устройства зажима прутка и управляющая ею вилка 9. Пруток зажимается при перемещении вилки 9 влево. Чашка 8 муфты нажимает своим фасонным отверстием на рычаги 7, которые, поворачиваясь, передвигают стакан 6 и через тарельчатые пружины 5 нажимают на фланец 4, в который упирается гайка трубы 12 зажима, втягивая цангу 22 в корпус шпинделя. Муфта зажима в левом положении фиксируется рычажком 28. Сила зажима от вилки к чашкам передается через упорные подшипники 10.

Для подачи прутка служит цанга 23, завинченная в трубу 3, которую за подшипник 2 перемещает механизм подачи. Осевое перемещение трубы 3 ограничивается диском, установленным на центральной трубе 29 шпиндельного барабана. Осевое положение диска устанавливается в зависимости от длины подачи прутка.

Рис. 16. Шпиндельный барабан горизонтального многошпиндельного пруткового автомата: 1 -- кольцо; 2 -- шарикоподшипник; 3, 12, 29 -- трубы; 4 -- фланец; 5 -- пружина; 6 -- стакан; 7 -- рычаг; 8 -- чашка; 9 -- вилка; 10, 15 -- упорные шарикоподшипники; 11, 13 -- зубчатые колеса; 14, 19 -- роликоподшипни11; 16, 17, 27 -- гайки; 18 -- винт; 20 -- барабан; 21 -- шпиндель; 22, 23 -- цанги; 24 -- ось; 25 -- вал; 26 -- замок; 28 -- рычажок

У левого торца трубы 3 установлено сменное направляющее кольцо 1, диаметр отверстия которого определяется диаметром обрабатываемого прутка. В каждом рабочем положении шпиндельный барабан фиксируется рычагами и прижимается ими к ложементу. После отвода суппортов рычаги разводятся, выходят из замков 26 барабана и освобождают его для подъема и поворота в следующую позицию.

Продольный суппорт, перемещающийся по центральной пустотелой оси и обслуживающий все позиции шпиндельного барабана, представляет собой многогранник с числом граней 4, 6 или 8 в зависимости от числа шпинделей в барабане. На каждой грани имеются пазы типа ласточкина хвоста, в которые устанавливают неподвижные или скользящие инструментальные державки, а также другие устройства для обработки. Продольный суппорт оснащен универсальным приводом, позволяющим изменять рабочий ход суппорта без смены кулачков. На барабане РВ находятся постоянные кулачки, управляющие двумя ползунами; каждый перемещает через штангу и кулису продольный суппорт: один -- при быстром подводе, а другой -- на участке рабочего хода. Поворот шпиндельного барабана осуществляется мальтийским крестом, который закреплен на РВ. Передаточное число подбирается в зависимости от числа шпинделей станка и от того, по какой схеме работает автомат: последовательно или параллельно-последовательно.

Рис. 17. Схема работы вертикального многошпиндельного токарного полуавтомата: 1 -- корпус; 2 -- суппорт; 3 -- колонна; 4 -- шпиндель; 5 -- стол; 6 -- основание

Во избежание изнашивания ложемента и самого шпиндельного барабана и в целях сохранения точности работы автомата перед поворотом барабан автоматически поднимают над ложементом на 0,2...0,4 мм.

После поворота шпиндельного барабана его положение фиксируется. От точности фиксации шпиндельного барабана зависит точность диаметра обработанных деталей. Наладка осуществляется на заготовке (прутке), зажатой в одном шпинделе, последовательно на каждом переходе путем перемещения салазок, упора суппортов, державок и инструмента.

Вертикальные многошпиндельные токарные полуавтоматы. Эти станки широко применяют для обработки литых и штампованных заготовок средних и крупных размеров. Их вертикальная компоновка позволяет экономно использовать занимаемую станком площадь, облегчает загрузку станка заготовками.

Вертикальный восьмишпиндельный токарный полуавтомат предназначен для черновой и чистовой обработки в патроне заготовок типа дисков, фланцев и др. Станки изготовляют в двух исполнениях: одни станки служат для обработки заготовок с большими припусками (силовое исполнение), другие используют для изготовления деталей небольшого диаметра либо для обработки деталей из цветных металлов.

Схема работы вертикального многошпиндельного полуавтомата приведена на рис. 17. С основанием 6 жестко соединена колонна J, по направляющим которой в рабочих позициях перемещаются суппорты 2. На столе 5 установлено восемь рабочих шпинделей 4. На вершине колонны закреплен корпус 1, в котором размещен механизм подач и редуктор главного движения. На семи рабочих позициях по принципу последовательной обработки можно выполнять обтачивание, растачивание, сверление, зенкерование и развертывание отверстий. Одна позиция является загрузочной. При параллельно-последовательной обработке двух заготовок одновременно используются две загрузочные позиции. Особенность данного станка в том, что каждый шпиндель может иметь независимые частоты вращений и величины подач.

Каждая рабочая позиция обслуживается группами поперечных и продольных суппортов, причем последние могут быть объединены в единую конструкцию с одним приводом подачи. В ряде позиций на продольных суппортах устанавливаются инструментальные головки с отдельным приводом главного движения. Заготовки зажимаются гидравлически в кулачковых или цанговых патронах.

Полуавтоматы параллельного действия (а) по существу представляют собой объединение ряда изолированных одиошпиндельных станков. Суппорты каждой группы могут вступать в работу постепенно или одновременно. В первом случае карусель непрерывно вращается относительно колонны с кулачком, а во втором случае поворот ее осуществляется сразу на угол, зависящий от числа шпинделей станка (45% 60° и т. д.). Количество позиций полуавтоматов последовательного действия (б) позволяет осуществлять параллельную обработку двух одинаковых или разных деталей одновременно.

Рассмотрим в качестве примера принцип работы и основные узлы вертикальных полуавтоматов мод. 1К282 и 3283 с восемью шпинделями.

Рабочее пространство станка включает восемь секторов-позиций. Каждую из позиций, кроме загрузочной, можно рассматривать как станок, связанный с другими управлением, базовыми деталями, общим приводом. На станке используется пять основных типов суппортов: вертикальный 1, с расточной головкой 2, универсальный 3, параллельного действия 4 и с приводом сверлильной головки 5. Кроме того, имеются специальные суппорты и многошпиндельная сверлильная головка. Суппорты монтируются на направляющих колонны в соответствии с технологическим процессом обработки конкретной заготовки (или заготовок).

На литой колонне 1 с восьмигранной верхней и конусообразной нижней частями смонтированы направляющие типа “ласточкин хвост”, по которым перемещаются суппорты 8. На нижней закаленной поверхности колонны центрируется поворотный шпиндельный стол 9 со шпинделями и патронами для зажима заготовок. Через полость колонны проходят рабочие валы 7 цепи главного привода и тяга 2 привода синхронизаторов и тормоза. На верхнем торце колонны размещен верхний блок с редуктором 3 главного привода, электродвигателем 4, семью коробками подач 5 и командоаппаратами позиций 6. Командоаппарат служит для управления рабочим холостыми ходами суппорта в автоматическом и наладочном режимах работы.

Нижний блок на чашеобразном основании 11 содержит синхронизаторы 10. Они обеспечивают безударное соединение шпиндельной группы с главным приводом после каждого поворота шпиндельного стола, поскольку шпиндели должны иметь частоту вращения той рабочей позиции, куда они поступили.

В загрузочной позиции происходит торможение шпинделя, завершившего обработку. После разгрузки этого патрона и установки новой заготовки шпиндель растормаживается и переходит в рабочую позицию. Вертикальный суппорт имеет наиболее жесткую конструкцию и используется для продольного точения, растачивания, сверления и т. п. Универсальный суппорт позволяет вести обработку последовательно с вертикальной и наклонной или поперечной подачей. Суппорт параллельного действия служит для одновременной обработки двумя группами инструментов: одной как с вертикального суппорта, другой -- как с универсального, но с поперечной подачей. Суппорт с приводом сверлильной головки применяется для обработки нецентральных отверстий. Расточная головка позволяет вести обработку центральных отверстий диаметром от 20 до 100 мм.

Полуавтомат токарный вертикальный восьмишпиндельный последовательного действия модель 1283