Автоматизация многосторонней обработки деталей с произвольной индексацией их углового положения

причиной возникновения всевозможных санитарных проблем, приводит к поломкам оборудования и создает опасную ситуацию. Для организации безопасного организационно-технологического участка необходимо постоянно проводить работы по упорядочению (5Э), проверкам и ремонту оборудования, а также по стандартизации. Это три принципа охраны труда. И чтобы предупредить несчастные случаи, нужно полностью устранить все мелкие дефекты и неполадки.

Чем острее нехватка времени, тем нужнее ТРМ.

Заключение

Необходимость бережливого производства в России очень высока. Любые стандарты и правила отражают только современные представления о наилучших способах выполнения той или иной работы, которые будут опровергнуты в будущем, когда появятся еще более совершенные методы. А если постоянно стоять на одной и той же производственной ступени, то будущего у предприятия - нет. Именно поэтому бережливое производство - это залог успешного предприятия. Бережливое производство - это шаг в будущее! (рис. 1).

Рис. 1. Основные преимущества бережливого производства Список литературы

1. Левинсон У., Рерик. Р. Бережливое производство: Синергетический

подход к сокращению потерь. - М.: РИА «Стандарты и качество», 2007. - 272 с.

2. Вэйдер М. Инструменты бережливого производства - М.: Альпина

Бизнес Букс. - 2005. - 125 с.

3. 53 для рабочих: как улучшить свое рабочее место. - М.: Институт

Комплексных стратегических исследований, 2007. -168 с.

4. Итикава А., Такаги И., Такабэ Ю. и др. ТРМ в простом и доступном

изложении/-М.: РИА «Стандарты и качество», 2008.-128 с.

5. Лайкер Джеффри. ДАО Тойота: 14 принципов менеджмента ведущей

компании мира. - М.: Альпина Бизнес Букс, 2005. - 402 с.

УДК 621.9:658.011.56

А.С.Пухов, М.М.Федотова

Курганский государственный университет

АВТОМАТИЗАЦИЯ МНОГОСТОРОННЕЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С ПРОИЗВОЛЬНОЙ ИНДЕКСАЦИЕЙ ИХ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Аннотация

В статье рассматриваются средства и способ автоматизации многосторонней обработки на токарных станках с ЧПУ многоосных деталей с произвольной индексацией их углового положения.

Ключевые слова: токарные станки с ЧПУ, многосторонняя обработка, произвольное угловое положение.

A.S.Pukhov, M.M.Fedotova Kurgan State University

AUTOMATION OF MULTILATERAL PROCESSING OF DETAILS WITH ANY INDEXATION OF THEIR ANGULAR POSITION

Annotation

In the article the way and the automation equipment of multilateral processing on NC units of the multiaxis details with any indexation of their angular situation are considered.

Key words: NC units, multilateral processing, any angular situation.

Введение

Известны современные токарные станки с ЧПУ с расширенными технологическими возможностями, обеспечивающие кроме основных токарных работ выполнение дополнительных операций: сверления нецентральных (параллельных оси детали), поперечных (радиальных) отверстий, а также фрезерования различных поверхностей и других видов обработки с использованием встречных и дополнительных инструментальных шпинделей. Для дальнейшего расширения технологических возможностей данных станков на них применяют также поворотные патроны [1], созданные рядом фирм - «FORKARDT» (Германия), SMW AUTOBLOK (Италия), Курганский госуниверситет (Россия) - обеспечивающие многостороннюю обработку различных поверхностей как вращающихся, так и зафиксированных неподвижных деталей.

Основным недостатком известных станков, оснащенных поворотными патронами, является невозможность обработки на них за один установ поверхностей, расположенных под произвольными углами друг кдругу. Вместе с тем бесступенчатая угловая индексация (фиксирование) заготовки в патроне необходима при обработке многих многоосных деталей в машиностроении и арматуростро-ении, в частности, при изготовлении корпусов запорных клапанов (вентилей), имеющих наклонные проходные отверстия. Оси этих отверстий относительно продольной оси корпуса в зависимости от конструктивных особенностей клапанов располагаются под различными углами (от 10° до 30°). Традиционные средства угловой индексации заготовок типа «многогранник-кпин», используемые в поворотных патронах, здесь не применимы.

По ряду существенных конструктивных признаков, таких как обеспечение самоцентрирования заготовки при ее закреплении, контроль фиксированных угловых положений при обработке, близким к предполагаемому изобретению является автоматический комплекс многосторонней обработки вращающихся деталей, содержащий самоцентрирующий поворотный патрон [2], привод зажима детали и блок управления угловым положением. Однако в данном устройстве сохраняется принцип жесткой угловой индексации заготовки через 90° или (при смене элементов ее фиксирования) - через 120°/60°.

Более близким по способу смены углового положения заготовки посредством встроенного электромеханического привода и ее индексации в патроне под углами некратными 90° или 120°/60° является изобретение [3]. Основным недостатком станка, оснащенного данным поворотным устройством, является невозможность его пе-

' Сокращение 4 дгсигельносги производственного

V ЦИЩ10 у

РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ

БЕРЕЖЛИВОГО

ПРОИЗВОДСТВА

ренастройки на многостороннюю обработку программным способом. Для этого требуется замена поворотной цапфы с многогранником и датчика углового положения детали, что во многих случаях недостижимо.

1. Сущность и новизна предлагаемых решений

Для дальнейшего расширения технологических возможностей, повышения производительности и качества обработки многоосных деталей на токарных полуавтоматах с ЧПУ предложен автономный привод поворота заготовки в патроне в любое, заданное программой, угловое положение, обеспечиваемое вращением выходного вала привода, соединяемого на время поворота с цапфой поворотного звена патрона, несущей базирующие заготовку элементы и жестко фиксируемой после поворота в кулачке за ее цилиндрическую часть, разжимным фиксатором, перемещаемым от привода патрона.

На рис. 1 изображена схема основных компонентов токарного полуавтомата для многосторонней обработки; на рис. 2 - технологическая схема обработки типовых деталей - корпусов запорных клапанов (вентилей) при их бесступенчатой индексации в поворотном патроне станка.

Полуавтомат для многосторонней обработки деталей содержит шпиндельный узел 1, поворотный патрон 2, привод поворота детали 3, устройство ЧПУ 4; электроавтоматику станка 5 и гидростанцию 6. Другие элементы, которыми снабжены современные токарные полуавтоматы, не требуют конструктивного вмешательства и в схему на рис. 1 не включены.

Шпиндельный узел 1 содержит собственно шпиндель 7; привод 8 с бесступенчатым регулированием частоты вращения и поворота шпинделя в заданные программой угловое положение от электродвигателя постоянного тока М!; датчик 9 углового фиксированного положения шпинделя 7 и согласования скоростей вращения и подачи при резьбонарезании; устройство 10 точного торможения шпинделя в заданном угловом положении.

Поворотный патрон 2, установленный на шпинделе 7, содержит корпус 11, в котором размещены радиально-подвижные кулачки 12 и 13, несущие двухкомпонентное поворотное звено 14 с заготовкой 15, содержащее веду-

щую цапфу 16 с базирующими элементами 17 и ведомую 18 - с прижимными элементами 19. В центральной расточке корпуса 11 патрона размещен двухклиновой ползун 20 закрепления в кулачках заготовки 15 с самоцентрированием, осуществляемым от гидроцилиндра 21 через трубчатый шток 22. В пазу ползуна 20 (паз на схеме не показан) размещена зубчатая рейка 23 привода фиксации цапфы 16, соединенная со штоком 24 гидроцилиндра 25, передающая движение посредством шестерен 26 и 27 толкателю 28 и разжимному фиксатору 29 (на схеме толкатель и фиксатор условно развернуты на угол 900), жестко тормозящему цапфу 16 в расточке кулачка 12 в процессе обработки, а также при установке и снятии детали 15. Для контроля фиксированного и расфиксированного положений цапфы 16 используется датчик 30, действующий от гидроцилиндра 25 через шток 31.

Автоматический привод 3 поворота детали содержит механизм 32 вращения детали посредством приводного вала 33, соединяющего привод поворота 3 с поворотным патроном 2; механизм 34 постоянного торможения приводного вала 32. Механизм вращения 32, в свою очередь, содержит червячную передачу 35 с приводом от электродвигателя постоянного тока М2; червячное колесо которой жестко посажено на выходной вал 33. Последний в верхней части снабжен клином 36, соединяемым для поворота детали с ответным гнездом в ведущей цапфе 16 поворотного звена 14 патрона 2, а в нижней части посредством беззазорной муфты (на схеме не показана) - с датчиком 37 углового положения детали 15 в патроне. Механизм 34 соединяющий привод 3 с поворотным патроном 2 содержит две гидравлические штанги 38 и 39, смонтированные на основании 40, снабженные поршнями 41 и 42, соединенными с цилиндрами 43 и 44. Последние закреплены к нижней части корпуса механизма вращения приводного вала 33. Контроль соединения (подъема) и разъединения (опускания механизма вращения 32) осуществляется контактным датчиком 45. Контроль закрепления заготовки и раскрепления детали осуществляется датчиками давления 46 и 47.

Рис. 1. Схема основных компонентов токарного полуавтомата для многосторонней обработки

108

ВЕСТНИК КГУ. 2012. № 2

2. Принцип работы полуавтомата с ЧПУ

Полуавтомат для многосторонней обработки деталей работает следующим образом. Установка заготовки, снятие обработанной детали, поворот детали в патроне осуществляются в определенном (исходном) угловом положении шпинделя 7, заторможенного устройством 10 с контролем положения посредством датчика 9. При этом поворотный патрон 2 соединен с приводом поворота 3 посредством клина 36 выходного вала 33 и ответного гнезда в ведущей цапфе 16 с контролем датчиками 37 и 45. При этом цапфа 16 зафиксирована разжимным фиксатором 29 с контролем посредством датчика 30 фиксации детали в патроне.

В рассмотренном исходном положении заготовка 15 оператором или автоматическим загрузочным устройством устанавливается на базирующие элементы (призму) 17 в положение 1 (рис. 2) и закрепляется между кулачками 12 и 13 с самоцентрированием посредством двух-клинового ползуна 20, перемещаемого гидроцилиндром 21 через трубчатый шток 22. Контроль закрепления и освобождения заготовки осуществляется датчиками 46 и 47 давления жидкости соответственно в левой и правой полостях гидроцилиндра 21. После срабатывания датчика закрепления детали происходит рассоединение поворотного патрона 2 с приводом поворота 3, контролируемое датчиком 45. После замыкания нижнего (рис.1) контакта датчика 45 оператором запускается автоматический цикл полной обработки корпуса вентиля.

В положении 1 (рис. 2) при вращении шпинделя 7 согласно программе осуществляется обработка всех наружных и внутренних поверхностей горловины корпуса. По окончании обработки горловины шпиндель 7 выводится в исходное угловое положение, в котором после его затормаживания устройством 10 выполнятся следующие элементы цикла: соединение патрона 2 с приводом поворота 3; расфиксация цапфы 16 (отвод разжимного фиксатора 29 влево) с контролем посредством датчика 30; поворот заготовки на 900 (в положение 2, рис. 2); угловая фиксация цапфы 16 в кулачке патрона; рассоединение патрона с приводом поворота с контролем датчиком 45; автоматический пуск станка на продолжение цикла.

В положении 2 (рис.2) согласно программе обработки детали производится сверление отверстия, подрезка торца, обработка наружных поверхностей. Затем повторяются все необходимые манипуляции, связанные с подготовкой поворота, поворот заготовки в патроне на угол 1800 (в положение 3, рис.2) и пуск станка на продолжение цикла.

В положении 3 повторяются все холостые ходы и переходы, выполненные в положении 2, после чего шпиндель 7 выводится в исходное положение и после выполнения подготовительных манипуляций осуществляется поворот заготовки в патроне на угол а 0 (в положение 4, рис. 2) с контролем датчиком 37.

В положении 4 (рис.2) шпиндель 7 остается заторможенным. Цапфа 16 в кулачке патрона зафиксирована и соединена с приводом 3 посредством клина 36 выходного вала 33 привода поворота. В этом положении производится сверление отверстия, расположенного под углом а 0 к продольной оси корпуса, вращающимся инструментом, установленном в приводном гнезде револьверной головки или в аналогичном устройстве на суппорте станка. По завершении сверления в положении 4 наклонного отверстия производится расфиксация цапфы 16 и поворот заготовки в патроне на 1800 (в положение 5, рис.2).

В положении 5 (рис.2) повторяются все подготовительные действия, выполненные в положении 4, и сверление наклонного отверстия с противоположной стороны корпу-

са. По завершении обработки в положении 5 производится расфиксация цапфы 16 и осуществляется поворот обработанной детали на угол (2700 - а0), в положение - 1 (рис.2). Далее производится фиксация цапфы 16, разжим и снятие готовой детали. Цикл программной обработки на этом завершается.

Положение 1

П, 1чш')'

Положения 2,3

1

и 90] 180' \

Рис.2 . Технологическая схема многосторонней обработки корпуса вентиля

Заключение

Эффект применения предлагаемого токарного полуавтомата состоит в повышении в 1,5-1,7 раза производительности обработки многоосных деталей благодаря сокращению времени на перестановку заготовок, а также на перенастройку станка на различные углы поворота заготовки, осуществляемую автоматически программным путем; кроме того, в результате исключения из системы управления операции «поиск стороны» и достаточно сложного механизма типа «многогранник - клин» поворота детали в патроне, повышается надежность работы полуавтомата.

Список литературы

1. Пухов А.С. Синтез решений при поисковом проектировании автома-

тизированных систем: Монография. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2009. - 154 с.

2. Патент РФ № 2070502. Автоматический самоцентрирующий

поворотный патрон./А.С.Пухов/Бюллетень изобретений. - 1996. -№35.

3. А.Е. №1386379/Автоматический самоцентрирующий поворотный

патрон/А.С.Пухов/Бюллетень изобретений. - 1988. - №13.