Агрегатные станки

1. Общие сведения об агрегатных станках

Агрегатными называются станки, которые компонуются из нормализованных и частично специальных узлов и деталей путем объединения их в единый агрегат (станок, рабочий комплекс) с общей системой управления и контроля. Агрегатные станки (АС) применяют в крупносерийном и массовом производстве. Все более широко применяются агрегатные станки с ЧПУ, используемые в серийном производстве. На агрегатных станках осуществляют многоинструментную и многопозиционную обработку деталей В начале развития агрегатных станков на них выполнялся только один какой-либо вид обработки (главным образом сверление и резьбонарезание) В настоящее время на агрегатных станках выполняются практически все технологические операции.

Агрегатные станки могут быть специальными и специализированными. Если первые могут обрабатывать одну или несколько деталей, но одновременно, то специализированные спроектированы для последовательной обработки нескольких деталей, требующей незначительной переналадки станка АС обычно выпускаются полуавтоматическими, а в составе автоматических линий — автоматическими.

Современные агрегатные станки с полуавтоматическим циклом работы начали применять в первой четверти ХХ в. в Германии для производства швейных машин, а позднее в США в автомобильной промышленности. В начале 1930-х гг. под руководством будущего академика В. И. Дикушина было начато проектирование и изготовление в СССР агрегатных станков. В 1934 г. был выпущен первый советский агрегатно-сверлильный станок для сверления отверстий в картере заднего моста грузового автомобиля.

Рис. 1. Так выглядели первые советские агрегатные станки

С 1937 г. агрегатные станки начали широко применять в автомобильной и тракторной промышленности (рис. 1). В 1940 г. в СССР было выпущено 25 агрегатных станков. За эту большую заслугу перед страной в марте 1941 г. инженер-новатор и ученый, один из инициаторов внедрения агрегатных станков В. И. Дикушин одним из первых в стране был удостоен высокой награды — Сталинской премии.

2. Принцип агрегатирования станков

Принцип агрегатирования основан на том, что вместо разработки всех узлов при проектировании нового станка используют ранее разработанные узлы, компонуя из них новый станок Для этого предварительно разрабатываются несколько однотипных узлов (агрегатов) разных размера и мощности (называются нормализованными или унифицированными), позволяющих спроектировать станок, довольно хорошо соответствующий технологическому процессу обработки детали. Кроме того, стараются эти агрегаты делать самодействующими, снабжая каждый своим двигателем. Агрегатные специальные станки имеют существенные преимущества перед другими станками:

• возможность создания оборудования по наивыгоднейшему технологическому процессу Когда намечается применение агрегатных станков, сначала разрабатывают процесс обработки детали, а потом для выполнения этого процесса компонуют станки из готовых узлов;
• многоинструментная обработка, которая резко повышает производительность работы;
• возможность выполнения самых разных операций на одном станке;
• позволяют постоянно совершенствовать само оборудование, так как надо модернизировать не весь станок, а лишь тот узел, который устарел;
• создаются благоприятные условия для узлового ремонта станков;
• повышается надежность работы оборудования, созданного из проверенных нормализованных узлов;
• специальные станки собираются из серийных узлов, что их удешевляет

Наряду с плюсами, у агрегатных станков есть и минусы, которые в последние годы сильно сократили спрос на эти станки даже для массового производства:

• для новой детали, даже незначительно отличающейся от прежней по обрабатываемым поверхностям, надо делать новый специальный станок;
• станки стоят довольно дорого и имеют узкую область применения — массовое производство.

Для устранения этих противоречий надо, чтобы специальное станочное оборудование соответствовало трем главным условиям:

• позволяло делать переналадку для обработки разных деталей при достаточно высокой производительности (это самое главное, потому что стоимость основных средств составляет значительную долю в себестоимости продукции);
• имело короткие сроки проектирования и изготовления;
• имело невысокую стоимость и быструю окупаемость.

В целом агрегатные станки в определенных условиях производства этим условиям отвечают.

3. Унифицированные узлы агрегатных станков

Унифицированными или нормализованными узлами агрегатных станков называются узлы, конструкции которых разрабатываются до того, как будет проектироваться конкретный станок. Эти узлы могут применяться в станках разных конструкций. К ним относятся (рис. 2) станина 7, поворотный делительный стол 6, на котором устанавливаются приспособления и обрабатываемые детали, силовые бабки 3. Для установки на станке силовых головок служат боковые станины 5, стойки 4, проставочные плиты. При многошпиндельной обработке отверстий или при фрезеровании плоскостей к силовым головкам крепят сверлильные и фрезерные насадки. Управление станком сосредоточено на пульте, а вся электроаппаратура размещается в шкафу. Из нормализованных сборочных единиц конструируют специальные узлы, компонуя их так, как того требует конструкция обрабатываемой детали. Типаж унифицированных узлов включает несколько сотен наименований более 2500 исполнений и типоразмеров и составляет 75. . .80 % узлов станка.

Рис. 2. Составные элементы aгpeгатного станка: 1 — станина боковая; 2 — многошпиндельная коробка; 3 — силовая бабка; 4 — стойка; 5 — станина-подставка; 6 — стол поворотный делительный; 7 — станина центральная; 8 — одношпиндельная расточная бабка; 9 — силовой стол

4. Компоновки агрегатных станков

Условно делятся на четыре группы.

Рис. 3. Компоновки агрегатных станков

1. На станках нет устройства для периодического транспортирования обрабатываемых деталей, т е детали остаются неподвижными в течение всего цикла обработки (рис. 3, а) . Установив заготовку, можно обрабатывать на разных ее сторонах поверхности, точно связанные друг с другом, например отверстия в корпусе редуктора или в чашке дифференциала, цапфы крестовины карданного вала. Благодаря тому что приспособление неподвижно, можно достичь довольно высокой точности обработки.

2. Агрегатные станки имеют поворотный делительный стол (рис. 3, б). Обычно на нем помещается многопозиционное приспособление. Последовательная обработка детали производится несколькими инструментами. Возможна конструкция со столом, вращающимся вокруг центральной колонны. Иногда в центре поворотного стола устанавливается одна крупногабаритная заготовка.

3. Станки имеют барабан с горизонтальной осью вращения, на гранях которого находятся приспособления для закрепления обрабатываемых деталей (рис. 3, в). На барабанных станках детали обычно обрабатываются с двух или с трех сторон — это могут быть валы, трубы, корпусные детали Небольшие подвесные головки позволяют распространить обработку на большее число сторон.

4. Станки имеют многопозиционный стол с линейным перемещением и предназначены для обработки деталей с большим количеством повторяющихся элементов или крупногабаритных (рис. 3, г) .

Для загрузки и съема заготовок служат одна или две (на противоположных сторонах станка) позиции.

В агрегатных станках количество силовых узлов и инструментальных шпинделей, расположение осей шпинделей зависят от реализуемого на станке технологического процесса. Различают станки одноагрегатные и многоагрегатные, одношпиндельные и многошпиндельные, горизонтальные, вертикальные, наклонные и комбинированные, односторонние и многосторонние.

На однопозиционных станках обработка полностью заканчивается при постоянном положении детали На многопозиционных станках с поворотно-делительными столами обработка деталей выполняется параллельно или последовательно на нескольких позициях в разных положениях относительно инструментов.

Агрегатные станки можно оснастить загрузочными приспособлениями, и они станут автоматами. АС работают как самостоятельно, так и в составе автоматических линий.

Силовые головки агрегатных станков — это основные нормализованные узлы, определяющие их технологические возможности. Силовые головки предназначены для сообщения инструменту главного движения, рабочей подачи и установочных перемещений при сверлении, зенкеровании, развертывании и растачивании деталей из различных материалов. В большинстве случаев осуществляются циклы движений, включающие быстрый подвод инструмента, рабочую подачу (одну или две в зависимости от технологического процесса), выдержку на жестком упоре (при необходимости), быстрый отвод и остановку в конце хода. Программа движений может быть разной и осуществляется автоматически от кулачка, установленного внутри корпуса головки.

Основными параметрами силовых головок, которые характеризуют их технологические возможности и служат основанием для выбора конструкции силовых узлов, являются мощность привода главного движения, наибольшая сила подачи, частота вращения приводного вала шпинделя головки, пределы подач, скорость быстрых перемещений, длина рабочего хода, точность переключения механизма подачи, габаритные размеры.

Рис. 4. Малогабаритная силовая головка

Существует несколько основных признаков классификации силовых головок:

• по виду привода подачи — электромеханические (кулачковые и винтовые), гидравлические и пневмогидравлические;
• по способу выполнения движения подачи — с выдвижной пи- нолью и с подвижным корпусом;
• по развиваемой мощности подачи — самодействующие (привод подачи встроен в корпус) и несамодействующие (часть механизмов — насос, панель управления — вынесена за пределы головки)

На рис. 4 показана малогабаритная силовая головка с плоскокулачковым приводом подачи и выдвижной пинолью. Корпус 2 головки смонтирован на салазках 3, закрепляемых на станине. Во время работы корпус головки неподвижен; при наладке станка корпус можно вручную (при помощи винта) перемещать вдоль салазок. Если надо перемещать головку в процессе работы станка, применяют самоходные салазки. Шпиндель 1 вращается электродвигателем 5 при помощи ременной или зубчатой передачи 4.

Рис. 5. Кинематическая схема самодействующей силовой головки

Принцип работы головки заключается в следующем (рис. 5) . От электродвигателя 1 через сменные шкивы 11 вращательное движение передается полому валу 4, имеющему внутренние шлицы для соединения со шпинделем 8. На полом валу имеется червяк 10, от которого через червячное зубчатое колесо 3 сменные колеса 2 и 4 и колесо 5 вращение передается зубчатому колесу 7, имеющему на своем торце кулачок 6. К кулачку прижат при помощи пружины упор, жестко соединенный с пинолью шпинделя. Кулачок, нажимая на упор, выдвигает шпиндель вправо, обеспечивая ускоренную и рабочую подачи, а потом пружина возвращает шпиндель в исходное положение. Механизмы головки предохраняются от перегрузки шариковой муфтой Мф1, вмонтированной во втулку червячного зубчатого колеса 3. Главное движение настраивается сменными шкивами 11, а величина подачи — сменными зубчатыми колесами 2 и 4

Барабанно-кулачковые силовые головки с подвижной пинолью или подвижным корпусом применяются для сверлильно-фрезерных и резьбонарезных операций. Их мощность 0,1. . . 6 кВт. Принципиальная кинематическая схема такой головки не отличается от схемы плоскокулачковой головки.

Силовая головка с гидравлическим приводом подачи показана на рис. 6. Вращение от двигателя 11 через пару зубчатых колес 1-10 передается через связь 9 на шпиндель 6 головки. Шпиндель установлен внутри пиноли 4, подача которой сообщается гидроци- линдром 7. При перемещении поршня 8 вправо шпиндель скользит внутри втулки 5, с которой имеет подвижное соединение, осуществляя движение подачи. На боковых поверхностях силовой головки устанавливают упоры 2 электрической и гидравлической аппаратуры управления 3.

Рис. 6. Силовая головка с гидроприводом

\

Гидравлические силовые головки применяют для выполнения как легких, так и тяжелых работ при обработке деталей средних и больших размеров. Эти головки годятся для выполнения силовых работ: привод главного движения 0,27. . .30 кВт, усилие подачи 0,4.. .100 кН.

Гидропривод обеспечивает бесступенчатое регулирование подачи в пределах 0,12. . .14 мм/с и скорость быстрых перемещений 50. . .125 мм/с. Благодаря точному переключению с быстрых ходов на рабочие подачи и наоборот (0,18. . . 0,47 мм) обеспечивается малое время холостых ходов. Частота вращения инструмента до 9000 мин^-1, а при сверлении отверстий диаметром менее 1 мм шпиндель делает до 24 000 мин^-1 Большая жесткость, надежная защита от перегрузки и самосмазываемость деталей привода обеспечивают высокие эксплуатационные качества силовой головки. Недостатком является то, что сложно эксплуатировать и ремонтировать гидропанели, нестабильна подача при резко меняющихся силах резания и невозможно нарезать резьбу.

Быстрые перемещения в агрегатных станках с гидроприводом занимают до 50 % времени работы. Увеличение скорости быстрых ходов до значений более 5 м/с вызывает рост инерционности и времени хода Введение двухскоростного подвода с переключением на скорость 2 м/с повышает стабильность точки переключения и сокращает время переключения на 27 50 %

Винтовые электромеханические головки применяются для сверлильных, расточных, а особенно часто — резьбонарезных операций. Самодействующие силовые головки обеспечивают основные движения и быстрый подвод и отвод режущего инструмента Наибольшая длина хода инструмента в зависимости от конструкции салазок составляет 500. . .800 мм, пределы подач 16,4. . .349 мм/мин, мощность электродвигателя до 14 кВт.

Пневмогидравлические силовые головки работают с применением сжатого воздуха в сочетании с гидравлическим регулированием величины подачи. Они выпускаются двух типов: с непосредственным воздействием воздуха на масло (модели ПГСГ) или пинольного типа с разделением воздуха и масла упругой диафрагмой (модели ГС-2М). Главное движение в пневмогидравлической силовой головке — вращение шпинделей с инструментами — осуществляется от электродвигателя через зубчатую передачу, а поступательное перемещение с рабочей подачей и обратный ход — от поршня силового цилиндра с помощью сжатого воздуха.

В пневматических силовых головках вращение шпинделю сообщается от турбинки, установленной в корпусе головки, там же расположен пневмоцилиндр подачи. До соприкосновения инструмента с изделием происходит быстрое перемещение шпинделя, а затем следует рабочая подача, которая в такой головке не регулируется, а зависит от твердости обрабатываемого материала.

Пневматические и пневмогидравлические силовые головки просты по конструкции, легко перенастраиваются, со самосмазывающей системой трущихся поверхностей, с бесступенчатым регулированием подач. Но они имеют малые усилия подач и энергоемки из-за затрат на получение сжатого воздуха.

5. Силовые столы и бабки

Для выполнения операций, требующих больших затрат мощности: фрезерования, растачивания, подрезки больших торцов, — от силовых головок требуется повышенная жесткость. Описанные ранее силовые головки не отвечают этому требованию. Для повышения жесткости пришлось изменить конструкцию: механизм главного движения отделили от механизма подачи, и получились два узла — силовой стол и силовая бабка. На рис. 7 представлен такой агрегат.

Рис. 7. Силовой стол с установленной на нем силовой бабкой

Базовым в нем является силовой стол 4, установленный в направляющих салазках 5. Привод стола осуществляется с помощью двух электродвигателей, редуктора 1 и пары винт — гайка. В зависимости от назначения станка на силовом столе устанавливают сверлильные, фрезерные, обточные, подрезные, алмазно-расточные и другие силовые бабки 2. Можно установить зажимное приспособление с обрабатываемой заготовкой. Бабка имеет отдельный привод главного движения, заканчивающийся приводным валом 3, который вращает шпиндель шпиндельной коробки. Коробка устанавливается на плоскость А силового стола и закрепляется к плоскости Б силовой бабки. Цикл работы агрегата обеспечивают упоры 6 и конечные переключатели.

Полученный агрегат обеспечивает надежную и стабильную подачу в пределах 0,2. . . 2,2 мм/с, быстрые ходы со скоростью 0,07. . . 0,11 м/с, усилие подачи 3. . .100 кН и возможность нарезания резьбы. Установленная мощность привода главного движения от 0,8 до 30 кВт. В то же время у данного узла сложная электрическая схема, ступенчатое изменение подачи, на нем трудно получить очень малые подачи Большая масса оборудования снижает точность исполнения команд во время быстрых перемещений. Управление циклом движений стола производится переставными упорами и бесконтактными путевыми переключателями типа БВК.

В силовых столах наряду с винтовыми парами скольжения используются винтовые пары качения, отличающиеся высокой долговечностью и обеспечивающие за счет плавности перемещения стола высокую стойкость режущего инструмента. Силовые столы могут работать в горизонтальном, вертикальном и наклонном положениях. При вертикальном или наклонном варианте установки стола его движущаяся часть уравновешивается грузом-противовесом, который размещается внутри стойки и подвешивается на втулочнороликовых цепях или стальных канатах.

Силовые столы используются в качестве механизмов подачи агрегатных станков при обработке средних и крупных деталей. Основной рабочий цикл силовых столов, как и силовых головок: ускоренный подвод — рабочая подача (одна или две) — выдержка на жестком упоре — быстрый отвод В зависимости от типоразмера наибольшая длина хода стола составляет 250. . .1250 мм, а наибольшее усилие подачи 6,3…100 кН.

При использовании стола с гидроцилиндром обеспечиваются бесступенчатое регулирование подачи и достаточная точность переключения с быстрого хода на рабочую подачу (выбег до 0,5 мм).

Силовой стол с винтовым приводом подачи (рис. 8) состоит из собственно стола (подвижной плиты) 17, салазок 18 и редуктора. На столе устанавливаются приспособление с заготовкой или узлы, сообщающие инструментам главное вращательное движение (бабки сверлильные, расточные, фрезерные и др. ). Стол сообщает заготовке или бабке быстрый подвод, рабочую подачу и быстрый отвод. Рабочую подачу он получает от электродвигателя 1 при включенной электромагнитной муфте 13 через зубчатые колеса 2-4, 3-6, сменные 5 и 7 и зубчатые 15-16, 9-12, 10-11 колеса. Максимальное усилие подачи регулируется фрикционной муфтой 14

Рис. 8. Кинематическая схема силового стола

Когда надо обеспечить перпендикулярность оси отверстия и его торца, обработка последнего производится на жестком упоре При этом стол упирается в отрегулированный винт, а предохранительная муфта 14 проскальзывает. Быстрый подвод и отвод столу сообщает электродвигатель 8 через зубчатые колеса 10-11 при выключенной электромагнитной муфте 13.

Кроме электромеханического привода подачи, агрегатные станки компонуются силовыми столами с гидравлическим приводом. Такой стол перемещается по направляющей плите с помощью гидроцилиндра и может использоваться в качестве механизма подачи при обработке средних и крупных деталей. Силовой стол с гидроприводом иначе называется подкатным столом.

Фрезерные бабки агрегатных станков предназначены для чернового и чистового фрезерования одним шпинделем. Устанавливаются на крестовые и силовые столы, которые сообщают им движение подачи. Бабки могут быть беспинольными, когда положение фрезы относительно бабки не меняется и настройка фрезы на размер возможна только при установке бабки на крестовый стол. У пинольных бабок перемещение пиноли может быть как ручным, так и автоматическим, с отскоком пиноли. На силовых столах бабки устанавливаются на салазках. Мощность фрезерных бабок первого типа от 1,5 до 30 кВт с диапазоном частот вращения шпинделя от 41. . .2500 мин^-1 у маломощных до 16. . .698 мин^-1 у тяжелых фрезерных бабок. Пинольные бабки менее мощные (от 4 до 18,5 кВт) при тех же частотах вращения шпинделя.

Расточные бабки (рис. 9) имеют модификации, предназначенные для выполнения черновых и получистовых операций: растачивания, подрезки торцов, зенкерования, — и для чистовых операций, которые выполняют растачивание и подрезку торцов и обеспечивают получение отверстий по 7-му квалитету. Расточные бабки могут иметь механизм автоматической подналадки режущего инструмента Устанавливаются на силовые столы, которые сообщают им движение подачи, или стационарно, когда движение подачи сообщается обрабатываемой детали.

Рис. 9. Расточная бабка: 1 — шпиндель; 2 — корпус; 3 — приводной шкив или зубчатое колесо.

Подрезно-расточные бабки одновременно выполняют растачивание отверстия и подрезку торцов (протачивание канавок) . Эти бабки устанавливаются на силовые или подкатные столы.

Частоты вращения шпинделей бабок, применяемых на агрегатных станках, лежат в пределах 16. . .5000 мин^-1. Они могут растачивать отверстия диаметром до 200 мм, а крутящий момент и осевое усилие могут достигать, соответственно, 6300 Н • м и 25000 Н.

6. Поворотные делительные столы

Кроме устройств для прямолинейного перемещения, в агрегатных станках очень часто применяются поворотные делительные столы, предназначенные для закрепления на них приспособлений с заготовками и периодического поворота на определенный угол. Эти столы перемещают обрабатываемые детали из одной рабочей позиции в другую и, что очень важно, точно фиксируют заготовку относительно режущих инструментов. Столы поворачиваются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Делительные столы чаще всего выполняют дискообразными или кольцевыми с поворотом в горизонтальной плоскости, а также под названием «барабан» — для поворота в вертикальной плоскости. В последнем случае приспособления с деталями располагаются на периферии барабана и деталь можно одновременно обрабатывать с двух сторон.

Электромеханический поворотный делительный стол состоит из собственно стола (планшайбы), основания и редуктора. Нижней плоскостью стол установлен на привалочную плоскость станины. В качестве механизма поворота используются разные устройства. Это может быть мальтийский механизм или какой-то другой привод. Но обязательным условием является наличие узлов поворота, ориентации в нужном положении и устройства фиксации.

7. Базовые детали агрегатных станков

Станины и стойки агрегатных станков относятся к базовым узлам (рис. 10). На станину 2 устанавливают поворотный делительный стол. К боковым ее граням присоединяются боковые станины 5. У передней грани организуется загрузочная позиция, а одна из боковых (например, срезанная как фаска) используется для уборки стружки. На стойке 4, установленной на подставке 3 в вертикальном положении, помещают силовой стол. В стойке имеется противовес, служащий для уравновешивания подвижных узлов: стола, шпиндельной коробки с упорным угольником 1 и инструментальной наладкой, а также кондукторной плиты. На боковых станинах 5 устанавливаются силовые столы, силовые головки или вертикальные стойки Сверху на боковой станине есть два платика для базирования этих узлов. Боковая станина крепится к средней станине с помощью фланца Станины и стойки изготавливают литыми из чугуна или сварными из стального листового проката.

Рис. 10. Базовые детали агрегатного станка

Специальными узлами агрегатных станков являются:

• инструментальные наладки;
• шпиндельные коробки;
• приспособления для закрепления деталей.

Конструкция этих узлов определяется конструкцией обрабатываемой детали и осуществляемым технологическим процессом.

Инструментальная наладка конкретного агрегатного станка включает в себя комплект удлинителей, в которых устанавливается режущий инструмент, копиров, с помощью которых нарезаются резьбы, сам режущий инструмент (как универсальный, так и специальный) и другую оснастку и определяет вид, количество и место их установки в рабочих позициях. Инструментальная наладка позволяет настраивать станок на выполнение конкретной работы.

Шпиндельные коробки и насадки предназначены для размещения рабочих шпинделей и зубчатых колес, передающих вращение шпинделям от приводного вала силовой головки. Малые шпиндельные коробки (насадки) монтируют на корпусе силовой головки, а большие — на силовом столе и присоединяют к плоскости А упорного угольника (см. рис. 10), который плоскостью Б закрепляется на столе Многошпиндельные коробки позволяют обрабатывать с помощью одного силового узла большое количество отверстий с параллельными осями. В большинстве случаев они предназначены.

для обработки деталей по направляющим втулкам (кондуктору), выполняют всевозможные виды обработки отверстий (для нарезания резьбы имеются модификации коробок) и могут иметь до 80 шпинделей 1 (рис. 11).

Рис. 11. Общий вид шпиндельной коробки, присоединенной к угольнику

Рис. 12. Разрез шпиндельной коробки с угольником: 1 — промежуточный вал; 2 — шпиндель усиленный; 3 — шпиндель сверлильный; 4 — плита передняя; 5 — вал ручного проворота шпинделей; 6 — плита задняя; 7 — приводное зубчатое колесо; 8 — муфта; 9 — угольник; 10 — электродвигатель.

В коробке вращение передается от входного вала с приводным зубчатым колесом 7 (рис. 12) на все шпиндели, размещенные на нужном расстоянии друг от друга В шпинделях находятся одинаковые или разные как по наименованию, так и по размерам инструменты. Каждый шпиндель получает вращение в нужную сторону с заданной скоростью и передает на инструмент нужный крутящий момент. Кинематика, расположение шпинделей и габариты шпиндельной коробки определяются выполняемыми на станке переходами, формой, размерами и материалом обрабатываемой детали, компоновкой станка.

Конструкция шпиндельной коробки позволяет получить на шпинделях широкий диапазон чисел оборотов, а гамма унифицированных шпинделей — крепить переходные инструментальные оправки диаметром 19, 26, 36, 44, 60, 80 мм. Таким образом, шпиндельная коробка допускает различное сочетание видов инструмента, диаметров обработки и режимов резания.

Не всегда представляется возможным при обработке детали обеспечить инструменту дополнительное направление в кондукторных втулках. В таких случаях требуется более жесткое по точностным характеристикам исполнение шпиндельной группы. Повышение жесткости достигается за счет увеличения расстояния между опорами шпинделя и установки в передней опоре шпинделя двухрядного роликоподшипника с внутренним коническим отверстием. Кроме того, изменяется конструкция крепления инструментальной оправки в шпинделе. Обычно инструментальная оправка стопорится двумя винтами, прижимающими оправку к одной стороне посадочного отверстия в шпинделе. Эксцентриситет инструментальной оправки крайне нежелателен, особенно при обработке детали без кондуктора, поэтому для фиксации оправки в усиленном шпинделе применяется самоцентрирующий цанговый зажим. Шпиндель, выполненный с перечисленными изменениями, называется жестким шпинделем (рис. 13).

Рис. 13. Конструкция жесткого шпинделя агрегатного станка: 1, 9 — гайка; 2 — цанга; 3, 5, 12 — фланец; 4 — манжета; 6 — втулка; 7 — упорный подшипник; 8 — стопорный винт; 10 — резьбовая шпонка; 11 — стакан; 13 — радиальный двухрядный роликоподшипник.

Рис. 14. Многошпиндельная насадка: 1 — шпиндель; 2 — скалка; 3 — державка; 4 — упорный шарикоподшипник; 5 — зубчатые колеса; 6 — промежуточный вал; 7 — нижняя крышка; 8 — корпус головки; 9 — верхняя крышка.

Малогабаритная шпиндельная коробка (насадка) для силовой головки с выдвижной пинолью (см. рис. 4) показана на рис. 14. Корпус насадки состоит из трех деталей: державки 3, корпуса 8 и крышки 7. Фланец насадки устанавливается на пиноли силовой головки, а державка 3 насадки с двумя направляющими скалками 2 крепится к ее корпусу. Со шпинделем 1 головки (см. рис. 4) жестко связано ведущее зубчатое колесо 5 (рис. 14), вращающее все шпиндели насадки.

Многошпиндельные насадки являются упрощенным вариантом многошпиндельных коробок и используются для одновременной обработки (сверление, развертывание, нарезание резьбы) нескольких (от 2 до 10) отверстий с параллельными осями.

В агрегатных станках, несмотря на их большое сходство, невозможно целиком унифицировать конструкцию шпиндельных коробок, так как бесчисленны варианты количества шпинделей, их типов и расположения, межцентровых расстояний между ними. Поэтому унифицированы не конструкция, а комплекты литья, шпиндели с опорами, промежуточные валы с опорами, зубчатые колеса, подшипники качения, распорные втулки, узлы смазки и все другие детали, в том числе корпуса, подготовленные под расточку. Оригинальными являются чертеж расположения отверстий на корпусе коробки и сборочный чертеж.

Приспособления для закрепления деталей на агрегатных станках должны обеспечить точное базирование, надежное закрепление, компактность конструкции, встраиваемой в ограниченное пространство поворотного стола. При этом надо обеспечить надежный отвод стружки, удобство и максимальную автоматизацию загрузки-разгрузки и закрепления-открепления заготовки, автоматизацию вспомогательных операций, фиксации и расфиксации, проверку точности установки. По конструкции зажимные приспособления бывают одно- и многоместными. Приводы бывают ручные, механизированные и автоматизированные. Ручные приводы применяют в основном во вспомогательных, фиксирующих и реже зажимных механизмах. В механизированных и автоматизированных приводах зажима используют пневмо- и гидроцилиндры, электромеханические и гидромеханические ключи.

8. Перспективы развития конструкций агрегатных станков

В начале раздела было сказано, что одним из основных недостатков агрегатных станков является их низкая гибкость, вернее, ее отсутствие Поэтому в последние десятилетия созданы станки с устройствами для смены шпиндельных коробок. Револьверные головки на агрегатных станках — это тоже попытка сделать их более гибкими и применить в серийном производстве.

Переналадка агрегатных станков решается наиболее просто, когда обрабатываемые поверхности деталей и расстояния между ними одинаковы, а конструкция деталей различается только числом таких поверхностей. Тогда переналадка станка сводится к неиспользованию части инструментов, установленных на силовых головках. Если при одинаковых межосевых расстояниях поверхности имеют разные размеры, то часть инструментов требуют замены При этом может потребоваться изменение режимов резания, длины рабочего хода и общей длины хода инструмента. Зажимные приспособления в этих случаях проектируют так, чтобы в них могли закрепляться две-три однотипные детали при смене зажимных элементов.

Примером агрегатного переналаживаемого станка для серийного производства деталей (корпуса шпиндельной бабки токарных станков) может служить многошпиндельный сверлильно-резьбонарезной станок Московского специального конструкторского бюро автоматических линий и агрегатных станков (рис. 15), у которого на горизонтальной станине 1 установлены салазки 4 с направляющими, по которым перемещается подвижно-поворотный силовой стол 2 с планшайбой.

Рис. 15. Многошпиндельный сверлильно-резьбонарезной агрегатный станок для серийного производства

На силовом столе устанавливают приспособление 3 с обрабатываемой деталью. Конструкция стола обеспечивает быстрый подвод детали к инструментам, перемещение с рабочей подачей и быстрый отвод в исходное положение. Наличие поворотной планшайбы дает возможность обрабатывать деталь с нескольких сторон. Режущие инструменты установлены в шпинделях шпиндельных коробок 7, расположенных на шестигранной револьверной головке 5, смонтированной на кольцевом столе 6. Внутри кольцевого стола в неподвижной центральной колонне располагаются приводы вращения шпинделей. Переналадка станка состоит в замене приспособления и шпиндельных коробок.

Сейчас с помощью оснащения агрегатных станков системами ЧПУ станкостроители пытаются увеличить их гибкость. Разработано большое количество конструкций силовых головок, управление которыми осуществляется не от кулачков, а с помощью ЧПУ Одна из таких головок показана на рис. 16.

Современные рабочие узлы специальных станков позволяют перемещать инструменты не по одной, а по двум и даже трем осям (такие станки производит компания RIKO, Словения). Системами ЧПУ оснащаются не только силовые головки, но и силовые и поворотно-делительные столы. Агрегатные станки оснащаются предварительно напряженными роликовыми направляющими качения, покрытие направляющих делается пластиковым. Для контроля точности рабочих движений в агрегатных станках, как и во всех станках с ЧПУ, используются измерительные системы фирмы «Хайденхайн». В результате обеспечивается допуск на точность позиционирования 0,015 мм. Наличие системы ЧПУ позволяет устанавливать на станки магазины инструментов с автооператором. Для автоматизации загрузки заготовок агрегатных станков могут оборудоваться манипулятором или роботом.

Все это существенно расширяет технологические возможности агрегатных станков и позволяет обрабатывать не одну деталь, а более широкий круг. Применение ЧПУ в агрегатных станках позволяет задавать необходимые координаты перемещения обрабатываемой детали или инструмента, обеспечивать автоматическое переключение величины подачи и частоты вращения шпинделя и выполнять другие операции.

Рис. 16. Агрегатный станок с ЧПУ фирмы Witzig и Frank GmbH: а — силовая головка; б — схема.