книги из ГПНТБ / Автоматизация токарных станков с помощью гидросуппортов В. Ф. Гущин. 1960- 7 Мб

Посмотрим, что произойдет, если при обработке

обтачивается ступенчатый валик со ступенями d и D, причем настройка на размер осуществляется путем взятия прооных стружек по

диаметру d.

этой погрешности можно вычислить по следующей формуле:

ров и разных погрешностей установки резца по высоте при настройке на размер по диаметру d — 20 мм.

Таким образом, при копировальной обработке на токарном станке, независимо от конструкции исполь­ зуемых копировальных устройств, следует обращать особое внимание на точность установки резца по

высоте.

Все перечисленные выше погрешности могут быть названы геометрическими погрешностями процесса копирования. Помимо этих погрешностей, приходится считаться и с погрешностями, которые связаны с рабо-

9

Таблица 1

Погрешности обработки в зависимости от погрешностей установки резца по центру

(при настройке станка по диаметру 20 мм)

D мм

той самих копировальных устройств. Так, в частности, при использовании механических копировальных уст­ ройств приходится считаться с возможностью дефор­ маций звеньев этих устройств, находящихся под дей­ ствием веса грузов или пружин, прижимающих ролик к копиру.

Электромеханические копировальные устройства характеризуются наличием сравнительно больших вращающихся масс (роторы электродвигателей, элек­

Гидравлические копировальные устройства, отли­ чаясь простотой конструкции, надежностью в эксплуа­

подробно будет сказано ниже.

2. Общая характеристика токарных гидросуппортов

Под гидрокопировальными суппортами принято по­ нимать дополнительные устройства к токарным стан­ кам общего назначения, которые обеспечивают полу­ чение заданной геометрической формы и размеров обрабатываемой детали посредством гидравлической следящей системы, управляющей перемещениями са­ лазок с резцом таким образом, что движения послед-

10

него с высокой точностью повторяют движения щупа, скользящего по контуру специального копира или эталонной детали.

Всякий токарный гидросуппорт состоит из следую­ щих трех конструктивных узлов:

1)собственно гидросуппорта, устанавливаемого на поперечном суппорте станка или взамен его;

2)устройства для закрепления копира, связанного со станиной станка или с поперечным суппортом;

3)гидравлического резервуара с электродвигате­ лем, фильтром, насосом и переливным клапаном, уста­ навливаемого возле станка или укрепляемого на его станине или каретке суппорта.

Принципиальная схема гидрокопировального суп­ порта, соответствующая конструкции наиболее широко используемого в отечественном машиностроении гидро­ суппорта модели ГС-1, показана на рис. 4.

Основными конструктивными элементами собственно

фильтр 11 насосом 10, приводимым в действие элек­ тродвигателем мощностью около 1 кет, и подается под давлением 20—25 атм через переливной клапан 9 по резиновому шлангу 8 в полость В гидроци­ линдра. Через диафрагму 7, отверстие которой имеет диаметр 1,5 мм, масло проникает в полость А, откуда по внутреннему каналу проходит в про­ странство D, образованное выточкой в золотниковой втулке.

В начальный момент работы, когда щуп 16 еще не касается копира 17, золотник 14, находящийся под воздействием пружины 18, закрывает выход маслу из полости D в полость С и далее по шлангу 13 на слив обратно в резервуар 12. При этом в полостях А и В гидроцилиндра автоматически установится такой пе­ репад давлений, при котором силы, действующие на

11

Рис. 4. Принципиальная схема гидросуппорта.

12

салазки в обоих направлениях, будут различаться между собой на величину сил трения. Это заставит салазки 4 двигаться по направлению к обрабатываемой детали со скоростью порядка 5Э0 mmImuh.

Когда щуп 16 коснется кромки копира 17 (поло­ жение, показанное на рис. 1), рычаг 15 несколько повернется и переместит золотник 14 в осевом на­ правлении. В результате этого откроется кольцевая

в полостях гидроцилиндра изменится, и силы, дей­ ствующие на салазки в противоположных направле­ ниях, окажутся одинаковыми. Салазки будут теперь оставаться неподвижными даже в том случае, если к ним будет приложена внешняя нагрузка. Приложе­ ние внешней нагрузки (силы резания) вызовет только изменение перепада давлений в полостях гидроци­

дополнительно повернется на некоторый, очень не­ большой угол. Это приведет к увеличению площади кольцевой щели, и масло из полости D будет посту­ пать на слив более интенсивно.

Теперь уже расход масла из полости А не сможет быть компенсирован притоком масла через диафрагму/, оказывающую протеканию масла значительное сопро­ тивление. В результате этого сила, действующая на салазки в направлении их обратного движения, будет больше, и салазки начнут двигаться назад. При этом резец будет участвовать одновременно в двух движе­ ниях: вместе с кареткой суппорта в продольной по­ даче Snp и вместе с гидравлическими салазками в их движении со скоростью Sr назад под углом х к цент­ ровой оси станка.

Геометрически складываясь, эти два движения дают поперечную подачу Sn, чем и обеспечивается подре­ зание буртика /гд на детали. Совершенно так же на

13

детали могут быть образованы галтель, коническая поверхность или фасонный участок.

Следует заметить, что образование конических, радиусных и фасонных участков, спадающих в на­ правлении продольной подачи под углом большим 30" на сторону, оказывается невозможным, так как в этом случае щуп мог бы проскользнуть вдоль контура ко­ пира, и золотник, освободившись от давления рычага, пе­ рекрыл бы выход маслу в полость С, в результате чего салазки с резцом двинулись бы с большой скоростью в сторону обрабатываемой детали. Вследствие этого легко могла бы произойти серьезная авария.

В настоящее время отечественной и зарубежной станкостроительной промышленностью выпускаются несколько десятков различных моделей гидрокопировальных суппортов для токарных станков общего назначения. Большое разнообразие предложенных в разных странах конструктивных решений объясняется стремлением конструкторов к созданию таких гидро­ суппортов, которые наилучшим образом отвечали бы многочисленным требованиям, предъявляемым к ним машиностроительным производством. Важнейшими из этих требований являются следующие:

а) высокая точность и производительность; б) эксплуатационная надежность и удобство в об­

служивании; в) универсальность и простота конструкции.

До настоящего времени практика конструирования и эксплуатации гидросуппортов не выработала за­ конченных решений, в полной мере удовлетворяющих всем этим требованиям. В этой связи представляется целесообразным рассмотреть существующие отече­ ственные и зарубежные конструкции гидросуппортов, имея в виду их сравнительную оценку с точки зре­ ния удобств в эксплуатации, универсальности и про­ стоты конструкции, а также достижимой с их по­ мощью точности обработки.

Рамки настоящей брошюры не позволяют подробно остановиться на описании различных гидравлических схем, используемых в копировальных системах. По­ этому мы ограничимся лишь некоторыми замечаниями общего характера.

Практика конструирования и эксплуатации гидрав­

14

лических копировальных систем для металлорежущих станков выработала две их основные разновидности: системы с недифференциальным цилиндром и системы с дифференциальным цилиндром.

Первые характеризуются равенством рабочих пло­ щадей гидроцилиндра по обе стороны поршня, при этом обе полости цилиндра сообщаются между собой через четырехкромочный золотник.

Вторые характеризуются односторонним располо­ жением поршневого штока, что приводит к неравен­ ству рабочих площадей по обе стороны поршня. По­ мимо этого, сообщение между обеими полостями осу­ ществляется через небольшое отверстие в поршне, тогда как используемый в этих системах однокромоч­ ный золотник управляет сливом масла из большей полости.

Специальные исследования, а также опыт произ­ водственной эксплуатации гидравлических копироваль­ ных систем показывают, что системы с многокромочным золотником и недифференциальным поршнем особенно пригодны для использования их в копировальных устройствах фрезерных станков, где приходится иметь дело с переменными силами резания. Напротив, си­ стемы с однокромочным золотником и дифференциаль­ ным поршнем нашли преимущественное применение в токарных копировальных устройствах. В частности, все отечественные токарные копировальные суппорты выполнены с однокромочным золотником. Наиболее важным достоинством систем с однокромочным золот­ ником является простота их конструкции, что по­ зволяет изготовлять токарные гидросуппорты даже в условиях неспециализированных машиностроитель­ ных заводов.

Глава II

ГИДРОСУППОРТЫ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ

1. Общие замечания

Станкостроительная промышленность Советского Союза приступила к серийному выпуску гидрокопировальных суппортов для токарных станков общего

15

назначения в 1955 году. При этом преимущественное применение получили следующие три модели гидро­ суппортов:

1)модель КСТ-1 (рис. 5) конструкции московского станкостроительного завода им. С. Орджоникидзе;

2)модель ГС-1 (рис. 6) конструкции московского

станкостроительного завода „Красный пролетарий"; 3) модель УП-240 (рис. 7) конструкции Киевского

завода станков-автоматов.

Все три упомянутые выше модели предназначаются для использования на токарных станках с высотой центров 200 мм (токарные станки моделей 1А62 и ДИП-200). Однако по своей конструкции они суще­ ственно различаются между собой.

2. Гидросуппорт модели КСТ-1

Гидросуппорт модели КСТ-1 характеризуется сле­ дующими конструктивными особенностями:

1)гидросуппорт устанавливается на станке вместо поперечного суппорта и становится, таким образом, неотделимым узлом станка. Такую конструкцию гидро­ суппорта в дальнейшем будем называть встроен­ ной;

2)гидравлические салазки с копирующим резцом располагаются с задней стороны, тогда как со сто­ роны рабочего места токаря устанавливается снятый со штатного поперечного суппорта верхний поворот­ ный суппорт с четырехпозициойны'м резцедержателем;

3)устройство для закрепления копира распола­ гается над гидравлическими салазками, при этом копир

устанавливается неподвижно, а подача резца на вреза­ ние осуществляется специальным маховичком с лим­ бом;

4) гидросуппорт допускает использование как круг­ лого, так и плоского копира.

К достоинствам гидросуппорта следует отнести

большое значение для условий мелкосерийного про­ изводства. Помимо этого, жесткое закрепление копира обеспечивает высокую точность выверки его положе­ ния на станке.

16

К недостаткам гидросуппорта КСТ-1 следует от­ нести его большой вес и неудачное расположение центра тяжести, следствием чего является ускоренный износ задней направляющей станка. Верхнее располо­ жение устройства для установки копиров практически исключает использование люнетов и сильно затруд­ няет установку тяжелых деталей с помощью крана.

Кроме того, следует указать, что, располагаясь сзади, резец при правом вращении шпинделя устана­ вливается в перевернутом положении и действующие на него силы резания стремятся оторвать гидравли­ ческие салазки от направляющих. Это легко приводит к появлению вибраций и снижению точности обра­ ботки. Можно работать и при левом вращении шпин­

ленинградского станкостроительного завода им. Сверд­ лова. На станке была установлена дополнительная кнопочная станция, которая позволила при работе станка с гидросуппортом сообщать шпинделю левое вращение через фрикционную муфту рабочего хода. Это дало возможность использовать весь ряд чисел оборотов станка и мощность электродвигателя.

3. Гидросуппорт модели ГС-1

Как уже указывалось выше, этот гидросуппорт получил на отечественных машиностроительных заво­ дах наиболее широкое применение. Его важнейшие конструктивные особенности следующие:

1) гидросуппорт устанавливается на поперечном суппорте с передней его стороны. Для этого меха­ нический поворотный суппорт должен быть предвари­

18