Агрегатный станок для сверления

7.6. Агрегатные станки для сверления. Шестипозиционный агрегатный сверлильный станок.

Агрегатными называют специальные станки, состоящие из нормализованных деталей и узлов. Их применяют в крупносерийном и массовом производстве для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы, растачивания внутренних и наружных поверхностей и других операций. Чаще всего на этих станках обрабатывают корпусные детали, которые в процессе обработки остаются неподвижными.

Станки могут быть с горизонтальными, наклонными или вертикальными головками или в различных компоновках.

Рис. 7.18. Схемы компоновок агрегатных станков:

а — с горизонтальным расположением головок; б — с наклонным расположением головок; в — с вертикальным расположением головок

На рис. 7.18 изображены схемы некоторых компоновок агрегатных станков. Электродвигатели 1 через силовые головки 2 и шпиндельные коробки 3 передают вращение группе рабочих шпинделей 4, в которых закреплены режущие инструменты. Эти узлы монтируют на колоннах или подставках 5, которые в свою очередь крепятся к столу 6. На столах устанавливаются зажимные приспособления 7 для обрабатываемых заготовок.

Рис. 7.19. Шестипозиционный агрегатный сверлильный станок

В качестве примера на рис. 7.19 показан специальный шестипозиционный агрегатный сверлильный станок колонного типа для сверления, зенкерования, развертывания, цекования и нарезания резьбы в блоке цилиндров автомобильного двигателя.

Станок имеет 150 шпинделей; производительность его около 60 блоков в час. Отверстия в заготовке обрабатываются по кондукторным плитам 2, движущимся вместе с рабочими головками. Приспособления для закрепления заготовок установлены на столе 1, который поворачивается вокруг центральной колонны 7, опираясь на большой шариковый подшипник (диаметром около 2800 мм).

После окончания рабочего цикла, когда головки отведены в исходное положение, стол поворачивается с помощью делительного механизма специальным электродвигателем. Центральная колонна имеет шесть граней, на пяти гранях крепятся и скользят вертикальные многошпиндельные рабочие головки 6, против шестой грани располагается загрузочная (установочная) позиция.

Горизонтальные головки 5 ходят по станинам 4, привинченным к центральному основанию 3. Каждый шпиндель, нарезающий резьбу, движется по копиру — резьбовой втулке в кондукторной плите, имеющей шаг нарезки, соответствующий шагу резьбы нарезаемого отверстия.

Таким образом, хотя рабочая многошпиндельная головка имеет одну подачу, в отверстиях на блоке могут быть нарезаны резьбы с различными шагами.

Рис. 7.20. Переналаживаемые агрегатные станки: а — с прямоугольным столом; б — с круглым столом

На рис. 7.20 показаны два варианта компоновки быстро переналаживаемых агрегатных станков. Силовые сверлильные 2, фрезерные 7 и другие головки устанавливают на унифицированных кронштейнах 5, закрепленных на направляющих круглой 8 или продольной 4 станины.

Изменяя число головок и их взаимное расположение перестановкой по пазам станины, можно быстро переналадить станок на новую партию деталей.

Детали устанавливают на круглом 6 или прямоугольном 3 делительном столе в универсально-сборных или универсально-наладочных приспособлениях.

Станки оснащены системой программного управления, размещенной в блоке управления 1. Нормализованные узлы (станины, силовые головки и столы, шпиндельные коробки, элементы гидропривода и т. д.) имеют ряд разновидностей как по своей конструкции, так и по типоразмерам, что вызвано условиями компоновки станка, его размерами, характером обработки и т. д.

Специальные узлы (зажимные приспособления и кондукторы, которые проектируются в зависимости от конфигурации обрабатываемой детали, ее размеров и т. п.) также имеют отдельные нормализованные элементы: эксцентрики и ручки для быстродействующих эксцентриковых зажимов, пневмоцилиндры и штоки, пневмораспределительные золотники для автоматических зажима и отжима обрабатываемых деталей, патроны для закрепления инструмента, кондукторные втулки и т. п.

Силовая головка является самостоятельным узлом агрегатного станка и предназначена для вращения рабочих шпинделей и осуществления продольной подачи инструмента. Силовые головки делятся на самодействующие и несамодействующие. Самодействующие силовые головки имеют встроенный привод для осуществления вращательного движения и движения подачи инструмента. У несамодействующих головок имеется только привод вращения шпинделей, головку устанавливают неподвижно на перемещающемся силовом столе, который имеет привод подачи, находящийся вне головки.

Самодействующие головки могут иметь механический, пневматический, гидравлический и пневмогидравлический приводы подачи, Большое распространение в агрегатных станках получили силовые головки с гидравлическим приводом.

Рис. 7.21. Самодействующая гидравлическая силовая головка: 1 — электродвигатель, 2 — зубчатая передача, 3 — выходной вал для передачи вращения инструментом, 4 — зубчатая пара для вращения лопастного насоса. 5 — гидроцилиндр

Корпус головки (рис. 7.21) служит резервуаром для масла, которое гидронасосом подается в панель управления, оттуда поступает в наружные трубопроводы для подвода к передней и задней полостям цилиндра. От главного электродвигателя 1 через зубчатую передачу 2 и 4 движение передается к валу 3, который осуществляет вращение инструмента, а также вращение насоса, подающего масло в гидроцилиндр 5. С помощью поршня гидроцилиндра осуществляется продольная подача инструмента.

Шпиндельная коробка предназначена для размещения рабочих шпинделей и зубчатых передач, передающих вращение шпинделям от приводного вала головки. Она монтируется на корпусе силовой головки.

Различают шпиндельные коробки со шпинделями, расстояние между осями которых остается постоянным, и коробки с раздвижными шпинделями, расстояние между которыми можно изменять в определенных границах. Шпиндельные коробки первого типа, как более жесткие, применяют значительно чаще.

Рис. 7.22. Шпиндельная коробка агрегатного станка

Шпиндельная коробка (рис. 7.22) состоит из нормализованных деталей. Основными частями ее являются корпус 4, промежуточная плита 2, задняя плита 1, передняя крышка 5 и верхняя крышка 3. В качестве опор шпинделей часто используют конические роликоподшипники, а при очень малом расстоянии между шпинделями передние опоры выполняют с игольчатыми роликоподшипниками или подшипниками скольжения.

Агрегатный станок для сверления

Агрегатный Cтанок

Агрегатными называют специальные станки, изготовляемые из стандартных и нормализованных узлов, не связанных между собой кинематически. Их применяют в крупносерийном и массовом производстве для сверления, растачивания, резьбонарезания и фрезерования. Чаще всего на них обрабатывают корпусные детали и валы, которые в процессе обработки остаются неподвижными. Применение нормализованных элементов в конструкциях агрегатных станков сокращает сроки их проектирования, облегчает процесс производства, дает возможность широко унифицировать детали и упрощать технологию их изготовления, а также позволяет создавать самые разнообразные компоновки агрегатных станков с минимальным числом оригинальных элементов.

Многопозиционные станки проектируют для деталей, поверхности которых необходимо обрабатывать за несколько переходов, причем эти поверхности расположены в различных плоскостях. Типовые компоновки таких агрегатных станков могут быть вертикальными, горизонтальными, вертикально-горизонтальными. На этих станках деталь обрабатывают последовательно с одной, двух и трех сторон на нескольких позициях в приспособлениях, установленных на поворотном делительном столе. Благодаря этому вспомогательное время, связанное с загрузкой-выгрузкой и зажимом-разжимом обрабатываемой заготовки, совмещается со временем обработки; несовмещенным остается время поворота стола.

Типовая компоновка агрегатного станка с центральной колонной и движением заготовок вокруг нее в горизонтальной плоскости выглядит следующим образом. Круговое перемещение заготовок обеспечивает стол карусельного типа. Силовые головки расположены под различными углами к обрабатываемой заготовке.
Типовые компоновки агрегатных станков с круговым движением заготовок в вертикальной плоскости выполнены односторонними, двусторонними и трехсторонними. Это станки барабанного типа, у которых зажимные приспособления смонтированы на поворотном барабане, а обработка ведется с одной двух и трех сторон.
Типовая компоновка агрегатного станка с прямолинейным движением заготовок. Характерным для станков такого типа является прямолинейное перемещение стола относительно силовых головок.

Агрегатные станки чаще всего используют для работы в полуавтоматическом цикле, реже их снабжают загрузочными и разгрузочными устройствами, в этом случае станки работают как автоматы. Агрегатные станки могут работать индивидуально или входить в автоматические линии. Девятишпиндельный горизонтальный агрегатный станок с шестипозиционным поворотным столом предназначен для сверления, зенкерования и нарезания резьбы в корпусной детали. Каждая силовая головка служит для вращения и подачи одного инструмента. На рабочих позициях установлено по две силовые головки. Обрабатываемые детали закрепляют в приспособлениях с пневматическим приводом, к которым сжатый воздух поступает через центральный пневмораспределитель. В агрегатном 12-шпиндельном станке барабанного типа вместо делительного стола имеется поворотный барабан, на гранях которого размещают приспособления с обрабатываемыми заготовками. Как правило, на таких станках обрабатывают отверстия, торцы и наружные цилиндрические поверхности у деталей, имеющих плоскость симметрии, с двух сторон одновременно; барабан с обрабатываемыми заготовками размещен в двух вертикальных стойках. Силовые головки несут шпиндельные коробки с шестью инструментами каждая. Силовые сверлильные, фрезерные и другие головки устанавливают на унифицированных кронштейнах, закрепленных на направляющих круглой или прямоугольной станины. Изменяя число головок и их взаимное расположение перестановкой по пазам станины, можно быстро переналадить станок на обработку новой партии заготовок. Заготовки устанавливают на круглом или прямоугольном делительном столе в универсально-сборных или универсально-наладочных приспособлениях. Станки оснащены устройством программного управления, размещенным в блоке управления.

Нормализованные узлы (станины, силовые головки и столы, шпиндельные коробки, элементы гидропривода и т. д.) имеют разновидности как по своей конструкции, так и по типоразмерам, что вызвано условиями компоновки станка, его размерами, характером обработки и т. д.

Специальные узлы (зажимные приспособления и кондукторы, которые проектируются в зависимости от конфигурации обрабатываемой детали, ее размеров и т. п.) также имеют отдельные нормализованные элементы: эксцентрики и ручки для быстродействующих эксцентриковых зажимов, пневмоцилиндры, штоки, пневмораспределительные устройства для автоматического зажима и отжима обрабатываемых заготовок, патроны для закрепления инструмента, кондукторные втулки.

Агрегатные станки

Одним из методов усовершенствования технологических процессов на машиностроительных заводах является применение высокопроизводительного станочного оборудования. Высокопроизводительными станками комплектуются целые автоматические линии. Создание таких линий становится приоритетом в развитии обрабатывающей промышленности. Среди крупных предприятий начали зарождаться тенденции развития многооперационных и агрегатных станков. Для внедрения новых технологий многие конструкторские учреждения усиленно работают над созданием новых моделей агрегатных станков. Особое широкое применение получили агрегатные станки с ЧПУ (числовым программным управлением).

Назначение

Агрегатный станок – это специальные полуавтоматические или автоматические станки, конструкция которых состоит из унифицированных узлов и механизмов не связанных между собой единой кинематической схемой. Область применения данного оборудования охватывает группу предприятий с крупносерийным и массовым производством. Их основное назначение – это обработка деталей, имеющих объемные (коробчатые) формы. Технические характеристики агрегатных станков позволяют применять их для сверления, нарезания резьбы, фрезерования и много других работ, связанных с токарной обработкой заготовок.
Станки такой модели, еще применяются в тех случаях, когда деталь, которая обрабатывается, закрепляется в неподвижном состоянии, а в движении находится режущий инструмент. Это дает возможность, на одной детали выполнять одновременно несколько операций с разных сторон детали.

Классификация

В зависимости от геометрических размеров заготовок, которые могут обрабатываться, агрегатные станки классифицируются на три группы. Каждая группа отличается габаритными размерами станка, его весом и конструкцией унифицированных узлов.

1. Группа малогабаритных агрегатных станков. Это группа станков с небольшими размерами пинольных головок. Мощность пинольных головок колеблется от 0,18 до 0,75 кВт.
2. Группа средних станков. У этой группы станков силовые головки имеют плоскокулачковый привод. Мощность подачи колеблется от 1,1 до 3 кВт.
3. Группа больших размеров. Такие станки в своей конструкции имеют гидравлические или электромеханические столы. Такие столы предназначены для установки на них шпиндельных узлов.

Агрегатные станки классифицируются также по конструктивным особенностям:

1. По количеству рабочих позиций классификация осуществляется по следующим признакам:
   • однопозиционные. Конструкция такого агрегатного станка обеспечивает многостороннюю обработку деталей. Обрабатываемая деталь, на этих станках фиксируется в закрепленном неподвижном положении. Силовая головка агрегатного станка может обрабатывать заготовку с одной, двух или трех сторон;
   • многопозиционные. На таком оборудовании заготовки могут обрабатываться в последовательном режиме. На каждом режиме обработка может вестись в трехстороннем режиме.
2. По расположению инструмента. Силовая головка может обеспечить расположения инструмента по отношению к обрабатываемой детали в вертикальном, горизонтальном или наклонном положении.
3. По способу крепления и передвижению заготовки классификация разделяет станки на следующие виды:
   • станки, у которых столы неподвижные;
   • станки с поворотным столом. Такая модель позволяет передвигаться столу вокруг двух осей (вокруг осей в вертикальной и горизонтальной плоскости);
   • станки с возможностью перемещения в 1, 2, 3-х направлениях.

К отдельной классификационной группе следует отнести агрегатные станки линейного построения. На этих станках можно выполнять сверлильные, фрезерные и другие работы, а также нарезать внутренние резьбы. У таких станков нет закрепленного основания. Конструктивно такие станки состоят из рамы, электродвигателя и держателя рабочего инструмента. Рама оснащена направляющими. Заготовка крепится в специальное приспособление.
Многие промышленники требуют от станочного оборудования высокой степени гибкости при совершенной производительности. Этим требованиям удовлетворяют агрегатные станки с ЧПУ, которые относятся к особой классификационной группе.

Внешний вид агрегатного станка

Типовые компоновки агрегатных станков

Компоновка агрегатных станков выполняется по схемам в зависимости от конфигурации и геометрических размеров заготовок и заданной точности обработки. При обзоре их можно разделить на следующие виды:

• одношпиндельные и многошпиндельные. Это агрегатные станки, компоновка которых строится в зависимости от конструкции силовых головок;
• однопозиционные. Это агрегатные станки, основные узлы которых расположены таким образом, что они всегда находятся в центре внимания оператора станка. Заготовки на таких станках закрепляются неподвижно, а отдельные поверхности обрабатываются только одним инструментом;
• барабанного типа (многопозиционный). Это станки скомпонованные таким образом, что заготовки обрабатываются с нескольких позиций. При такой компоновке можно одну и ту же поверхность, если применить последовательный цикл, обрабатывать двумя и более инструментами. Для таких целей станок снабжается поворотным столом барабанного типа;
• станки односторонние и многосторонние. Эти станки отличаются друг от друга по конструктивному расположению инструмента относительно заготовки. Они могут быть вертикального, наклонного или горизонтального исполнения.

Если рассматривать способы крепления и перемещения обрабатываемых деталей, то станки можно сгруппировать по следующим принципам:

• станок с неподвижным столом. Это станок, у которого стол находится в неподвижном положении;
• станок с поворотным столом. Это агрегатный станок барабанного типа, у которого стол может вращаться относительно как вертикальной, так и горизонтальной оси;
• станок с перемещающимся столом. Стол у такого станка может свободно перемещаться в нескольких направлениях. Обычно в 1, 2 или 3-х направлениях.

Вариант компоновки агрегатного станка

Унифицированные узлы агрегатных станков

Любой производитель стремится к тому, чтобы уровень унификации основных узлов и механизмов был как можно больше. Именно при таком подходе упрощается компоновка и наладка агрегатного станка. В настоящее время уровень унификации доходит до 90% и более. На заводе-производителе серийное производство начинается после разработки специального проекта каждого узла.
Устройство станка состоит из четырех основных групп унифицированных узлов.

Силовые узлы

К таким узлам принадлежат силовые головки и столы.
Силовые головки. С помощью этого узла осуществляется подача шпинделя с инструментом. Головка также придает вращательное движение шпинделю. Широкое распространение получили многошпиндельные агрегатные станки, производитель которых конструирует их таким образом, чтобы главное движение и движение подач осуществлялось одновременно. Нормы точности определяются силовыми головками.
Силовые головки снабжаются своим собственным электрическим приводом. Электрическая схема в виде главного привода предусматривает электрические двигатели. Электросхема также предусматривает блоки управления, защиты от перегрузок, блоки сигнализации.

Шпиндельные узлы

К шпиндельным узлам относятся силовые бабки и шпиндельные коробки.
Агрегатный станок можно наладить таким образом, что он может быть превращен в обычный металлообрабатывающий станок узкого назначения. Это достигается путем установки соответствующих шпиндельных узлов. Например:

• если использовать только одну сверлильную бабку, то такой станок превратиться в агрегатно-сверлильный станок. Многошпиндельные агрегатные станки для сверления обычно не применяются на малом и среднем производстве, а вот при массовом производстве, где необходимо выполнять много сверлильных операций на крупных заготовках, они просто незаменимы;
• при установке фрезерных бабок, такой станок выглядит как агрегатный фрезерный станок.

Базовые узлы

К базовым узлам относятся: станина, колона, упорные угольники.

Транспортные узлы

К этой группе унифицированных узлов относятся делительные столы.

Общий вид агрегатного станка

Техническая документация

Агрегатный станок, паспорт которого включатся в его техническую документацию, поставляется поставщику совместно с чертежами.
Техническая документация тоже поставляется совместно со станком.
Поставщику поставляется агрегатный станок, чертеж которого включает не только общие схемы, но и подробный чертеж каждого унифицированного узла.

Паспорт является основным техническим документом, в котором указываются технические характеристики, правила безопасности, а самое главное в нем содержится инструкция по эксплуатации данного станка.

Паспорт станка кроме чертежей содержит также электрические и кинематические схемы. Паспорт составляется по унифицированным утвержденным формам.
Недостатком агрегатных станков является то, что они могут использоваться только в крупносерийном и массовом производстве.

Агрегатные станки

Агрегатными называют многоинструментальные станки, скомпонованные из нормализованных и частично специальных агрегатов. Эти станки применяются в крупносерийном и массовом производстве. На агрегатных станках можно выполнять сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание, фрезерование, нарезание внутренних и наружных резьб, некоторые виды токарной обработки. Агрегатные станки в основном используются для изготовления корпусных деталей.

Преимущества агрегатных станков: 1) короткие сроки проектирования; 2) простота изготовления, благодаря унификации узлов, механизмов и деталей; 3) высокая производительность, обусловленная многоинструментальной обработкой заготовок с нескольких сторон одновременно; 4) возможность многократного использования части агрегатов при смене объекта производства; 5) возможность обслуживания станков оператором низкой квалификации.

Агрегатные станки (рис.А.1) в зависимости от формы, размеров заготовок, требуемой точности обработки компонуют по разным схемам: односторонними и многосторонними, одношпиндельными и многошпиндельными, однопозиционными и многопозиционными, в вертикальном, наклонном, горизонтальном и комбинированном исполнениях.

Обработка на однопозиционных агрегатных станках выполняется при одном постоянном положении заготовки. Агрегатные станки с многопозиционными поворотными столами или барабанами предназначены для параллельно-последовательной обработки одной или одновременно нескольких заготовок малых и средних размеров. При этом вспомогательное время сокращено до минимума за счет того, что установка заготовки и снятие заготовки на позиции загрузки-выгрузки осуществляется во время обработки на других позициях.

Типовые унифицированные компоновки разработаны на основе использования унифицированных агрегатов; (уровень унификации 90%). Например, в агрегатном станке вертикальной компоновки (рис.А.2) унифицированы: базовые детали (станины 1 и 20, стойка 9, упорный угольник 11), силовые механизмы (силовой стол 8, а в станках других типов силовые головки), шпиндельные механизмы (шпиндельная коробка 14, расточная бабка 19, сверлильная бабка 10), механизмы транспортирования (поворотный делительный стол 3, двухпозиционный делительный стол 18 прямолинейного перемещения), механизмы главного движения (коробка скоростей 17), гидрооборудование (гидробак 4, насосная установка 5, гидропанель 6), электрооборудование (центральный и наладочный пульты 2, электрошкаф силовых механизмов 16, электрошкаф станка 7), вспомогательные механизмы (удлинитель 15, резьбовой копир 13, расточная пиноль 12).

Специальные механизмы, например приспособления для установки и закрепления заготовок, имеют отдельные нормализованные элементы.

Силовые механизмы агрегатных станков предназначены для сообщения режущим инструментам главного движения и движения подачи (силовые столы).

Силовые головки агрегатных станков предназначены для выполнения токарных, фрезерных, сверлильных, расточных, резьбонарезных, шлифовальных и других работ. Они обычно работают в автоматических циклах, например: 1) быстрый подвод, рабочая подача (одна или две), выдержка на жестком упоре (при необходимости), быстрый отвод, стоп; 2) быстрый подвод, рабочая подача, быстрый подвод, рабочая подача, стоп. Такой цикл используют, например, при последовательной обработке нескольких соосных отверстий одинакого диаметра.

Для привода главного движения (вращательного) в силовых головках агрегатных станков обычно применяют электродвигатели, а для привода подачи — кулачки, винтовые передачи, цилиндры (пневматические, гидравлические и пневмогидравлические).

Силовые столы агрегатных станков предназначены для установки на них шпиндельных узлов с самостоятельным приводом вращения (фрезерных, сверлильных, расточных бабок и др.) или приспособлений с обрабатываемой заготовкой для выполнения рабочих циклов с прямолиненой подачей. Силовые столы агрегатных станков имеют гидравлический или электромеханический привод. Столы выпускают шести типоразмеров, нормальной и повышенной точности с максимальной тяговой силой подачи 1-100 кН и мощностью 1-30 кВТ. Гидравлические столы могут быть вертикального и горизонтального исполнения.

Гидропанели агрегатных станков служат для управления циклом работы силовой головки. Гидропанели, как правило, унифицированы. В них скомпанованые гидравлические приборы и аппараты, которые выполняют пуск, останов, изменение величины подачи, реверс и другие элементы цикла.