Механизмы автоматической смены инструментов

К механизмам автоматической смены инструментов относятся кроме магазинов также накопители, стеллажи, автооператоры, захватные устройства, транспортирующие устройства, зажимные устройства в шпинделе и в автооператорах.

Механизмы автоматической смены инструментов должны обеспечивать:
-    стабильность точного и жесткого положения инструмента в шпинделе после его закрепления; надежность закрепления инструмента в шпинделе, а также надежность работы всех звеньев системы автоматической смены инструментов;
-    минимальное время смены инструментов;
-    возможность изменения вместимости магазина;
-    возможность унификации и встройки с минимальными изменениями в различные компоновки станков (механизм автоматической смены инструментов изготавливают в виде отдельного агрегатного узла);
-    компактность конструкции, хорошую защиту посадочных мест инструментов от повреждений и загрязнений;
-    удобство обслуживания и соблюдение требований техники безопасности.

Из всех конструкций устройств автоматической смены инструментов наиболее простой является конструкция с инструментальным магазином, установленным на шпиндельной головке. При такой конструкции отсутствует инструментальный автооператор, используются магазины дискового или револьверного типа.

Смена инструментов и транспортирование их из магазина в посадочное гнездо шпинделя осуществляются осевым перемещением шпинделя. Инструменты устанавливаются в магазине в соответствии с последовательностью обработки детали. Перед установкой очередного инструмента шпиндель находится в верхнем положении над магазином соосно с закрепленным в нем посредством фиксаторов блоком инструментов.

При опускании шпинделя конус втулки входит в гнездо шпинделя и автоматически закрепляется. В рабочем положении шпиндель проходит через отверстие магазина. После выполнения очередного перехода шпиндель поднимается и инструмент входит в отверстие магазина (позиция /). При дальнейшем перемещении шпинделя втулка с инструментом раскрепляется и удерживается в магазине фиксаторами (позиция II).

После того как шпиндель поднимется в крайнее верхнее положение, магазин поворачивается в положение, при котором гнездо со следующим инструментом устанавливается соосно со шпинделем (позиция III). Шпиндель опускается, захватывая инструмент из магазина, закрепляет его и перемещается к обрабатываемой заготовке для выполнения очередного перехода.  


Магазин револьверного типа устанавливается на шпиндельной бабке таким образом, что один из инструментов магазина будет соосным со шпинделем станка. Шпиндель станка, передвигаясь вдоль оси, захватывает инструмент из магазина и перемещает его в зону резания. При обратном ходе шпинделя инструмент отсоединяется от него и закрепляется в магазине. После этого магазин поворачивается по заданной программе в требуемую позицию так, что очередной инструмент располагается соосно со шпинделем станка. В магазинах такого типа устанавливается 12-16 инструментов.

Чтобы разместить инструментальный магазин вне рабочей зоны станка, его поднимают над шпиндельной бабкой или выносят в сторону от нее, а иногда устанавливают на отдельную стойку. Во всех этих случаях оси инструментов в магазине и шпинделе не совпадают, но могут быть параллельны между собой. При горизонтальной оси шпинделя магазин размещают на вертикальных направляющих стойки над шпиндельной бабкой. Это требует дополнительного движения, необходимого для совмещения осей
сменяемого инструмента и шпинделя.

Дисковый магазин опускается и свободным гнездом-вырезом захватывает оправку сменяемого инструмента, уоторая перед этим автоматически раскрепляется. Вслед за этим ползунковая бабка перемещается вдоль оси шпинделя, а оправка с инструментом остается в гнезде магазина. Затем он поворачивается для поиска следующего инструмента. После совмещения нового инструмента со шпинделем следует ход ползунковой бабки вперед, и инструментальная оправка закрепляется в отверстии шпинделя.

Магазин поднимается за пределы рабочей зоны, шпиндель быстро подводится к заготовке. При вертикальном шпинделе в ряде конструкций станков предусмотрен быстрый подвод шпиндельной бабки  из рабочей позиции до совмещения осей шпинделя и отверстия в магазине. Остальные движения аналогичны рассмотренным выше.

Во многих случаях потребная вместимость магазина составляет 20-60 инструментов, а иногда — более 100. В этом случае станок комплектуется инструментальными автооператороми. Они должны обеспечивать надежное закрепление инструмента, легкое его высвобождение, точность конечных положений пути инструмента из магазина в шпиндель и безударную установку оправки в шпиндель с сохранением безотказности в работе.

Существуют две принципиальные схемы работы автооператоров:

1)    с вращательным и двумя поступательными перемещениями;
2)    с вращательным и поступательным перемещением.

В первой схеме автооператор совершает ход снизу вверх, захватывает оправку инструмента, находящегося в гнезде, и вытаскивает ее, перемещаясь вдоль оси инструмента. Инструмент, находящийся в шпинделе, запирается захватом при перемещении корпуса (каретки) автооператора вниз.

Затем автооператор ходом вдоль оси шпинделя вытаскивает отработавший инструмент. Следует поворот автооператора вокруг своей оси на 180°, после чего к шпинделю подводится новый инструмент; ходом вдоль оси он заталкивается в шпиндель, где автоматически закрепляется. После этого каретка автооператора передвигается вверх, перемещая отработавший инструмент в магазин.

В другой схеме автооператор  имеет только одно поступательное перемещение. При смене инструментов он, поворачиваясь вокруг горизонтальной оси, одновременно захватывает инструменты из магазина и шпинделя, а затем ходом вдоль оси вытаскивает их, поворотом на 180° меняет местами и вставляет в магазин и шпиндель. Цикл смены заканчивается поворотом автооператора в горизонтальное (нейтральное) положение, при котором он не мешает повороту магазина и вертикальному перемещению шпиндельной бабки.

Блок инструмента установлен в шпинделе станка, а блок  — в гнезде магазина. Поворотный двухзахватный оператор  снабжен двумя вырезами с подпружиненными плунжерами. Автооператор может вращаться относительно оси и перемещаться вдоль нее. При смене инструмента автооператор поворачивается по ходу часовой стрелки на 90°. При этом выступы входят в канавки оправок инструментов, установленных соответственно в шпинделе и магазине.

После того как зажимной механизм шпинделя освободит оправку, автооператор, перемещаясь в осевом направлении, выводит оправки из гнезд шпинделя и магазина и затем поворачивается на 90°. При этом отработавший инструмент устанавливается соосно с гнездом магазина, а новый инструмент — соосно с гнездом шпинделя. При перемещении оператора в осевом направлении инструменты с оправками устанавливаются в гнездо шпинделя и гнездо магазина.

После закрепления оправок оператор поворачивается в исходное положение. Такие автооператоры широко применяются в автоматических устройствах для смены инструментов с дисковыми инструментальными магазинами, расположенными на шпиндельной бабке, цепными магазинами, а также для загрузки инструмента в шпиндель станка из гнезда промежуточных транспортных устройств — перегружателей инструментов.

При использовании автооператоров оси инструментов и шпинделя могут быть параллельны и расположены по горизонтали  или вертикали, а также размещаться под углом друг к другу.

В зависимости от расположения шпинделя и магазина можно применять следующие автооператоры:

-    простейшие рычажного типа без кантователей, когда ось инструмента параллельна оси шпинделя и магазин расположен на шпиндельной бабке;
-    с кантователем в одной плоскости;
-    с кантователем в двух плоскостях, с дополнительными транспортирующими устройствами для перемещения в одном направлении;
- с дополнительными транспортирующими устройствами для перемещения в двух направлениях.

В особую группу можно выделить устройства с позицией ожидания между магазином и автооператором. В этой позиции могут находиться инструменты, подготовленные для подачи в шпиндель или ожидающие возврата в магазин.

Используются также устройства, в которых имеется промежуточный носитель, обеспечивающий связь меясду шпиндельной бабкой и магазином и позволяющий удалять последний из рабочей зоны.
Для приводов автооператоров, кантователей и средств, транспортирующих инструмент, используют как механические, так и гидравлические устройства.

Независимо от типа магазина и устройства для смены инструментов последние устанавливаются в шпиндель станка или гнездо магазина не непосредственно, а с помощью стандартных инструментальных оправок или инструментальных блоков.


ПОДЕЛИСЬ!