POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN Ćwiczenie AP-4 Temat: BADANIE CYKLU PRACY AUTOMATU REWOLWEROWEGO Opracowanie: mgr. inż. J. Jaworski Opracowanie elektroniczne: dr inż. M. Sikora Łódź, 2014r.
Temat ćwiczenia: Badanie cyklu pracy automatu rewolwerowego Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową i kinematyką automatu rewolwerowego, oraz obserwacja cyklu obróbki wybranego detalu na przykładzie automatu rewolwerowego ATL-40. Program ćwiczenia: 1. Zapoznanie studentów z budową i działaniem automatu rewolwerowego ATL-40. 2. Prześledzenie łańcucha kinematycznego napędu wybranych mechanizmów automatu rewolwerowego ATL-40. 3. Prześledzenie cyklu pracy automatu podczas obróbki wybranego detalu. Literatura 1. Rafałowicz J.: Automatyka obrabiarek. Skrypt Politechnika Łódzka str. 33-35. 2. Lewandowski S.: Obrabiarki do skrawania metali. P.W.T. 1961 str. 578-580. 3. Dokumentacja Techniczno-Ruchowa Automatu tokarskiego ATL-40. 1. OGÓLNY OPIS AUTOMATU ATL-40 Automat tokarski ATL-40 przeznaczony jest do seryjnej lub masowej produkcji z pręta o średnicy do 40 mm i długości toczenia do 80 mm. Na rysunku 1 przedstawiono jego widok ogólny. Rys. 1. Widok ogólny automatu ATL-40 2
W automacie tym można obrabiać również odlewy, odkuwki i inne półfabrykaty. W tym przypadku stosuje się urządzenie magazynowe z podajnikiem, dostosowanym do kształtu półfabrykatu. Bogate wyposażenie obrabiarki, pozwala na rozszerzenie normalnych możliwości obróbki na automacie, do takich zabiegów jak: frezowanie rowków, gwintowanie z kopiału itp. Obrabiarka jest przystosowana do pracy zarówno narzędziami ze stali szybkotnącej, jak również narzędziami z ostrzami z węglików spiekanych. Podstawowymi zespołami roboczymi automatu są: suport rewolwerowy SR oraz suport poprzeczny dwa suporty boczne i dwa suporty górne (wyposażenie specjalne). Suport rewolwerowy przesuwa się równolegle do osi wrzeciona po płaskiej, żeliwnej prowadnicy. W suporcie rewolwerowym osadzona jest pozioma głowica rewolwerowa, zaopatrzona w 6 gniazd narzędziowych. Oś obrotu głowicy jest prostopadła do osi wrzeciona, co ułatwia równoczesną pracę głowicy rewolwerowej i suportów bocznych. Suporty poprzeczne przesuwane są prostopadle do osi wrzeciona za pomocą dźwigni napędzanych przez krzywki. Górne suporty dzięki możliwości wzdłużnego przestawiania, mogą służyć nie tylko do wcinania, ale również do przecinania i planowania. Charakterystyczne cechy układu kinematycznego automatu są następujące: możność zmiany wielkości i kierunku prędkości obrotowych wrzeciona w czasie pracy, mechanizm sterowania wyposażony w pomocniczy wał sterujący. Zmianę wielkości i kierunku prędkości obrotowych wrzeciona uzyskuje się za pomocą dwustronnych sprzęgieł ciernych. W ten sposób uzyskuje się dwie prędkości obrotowe skierowane w prawo i dwie skierowane w lewo. Lewe obroty (szybkie) wykorzystuje się dla toczenia, prawe (wolne) dla gwintowania. Dzięki zastosowaniu 4 par kół wymiennych, wrzeciono posiada po 16 prędkości obrotowych do toczenia i do gwintowania. Zmienny kierunek prędkości obrotowych silnika, umożliwia nacinanie lewych gwintów. 2. SCHEMAT KINEMATYCZNY AUTOMATU Schemat kinematyczny jednowrzecionowego, rewolwerowego automatu tokarskiego ATL-40: przedstawiono na rysunku 2. 2.1. Silnik główny Automat jest napędzany przy pomocy silnika kołnierzowego, umieszczonego przy skrzynce prędkości obrotowych znajdującej się w lewej części łoża obrabiarki. Przy pomocy elektrycznego przełącznika, silnik może obracać się w prawa lub lewo. 3
K3 krzywka suportu górnego, K4 krzywka suportu tylnego, K5 krzywka suportu S1 sprzęgło napędu pomocniczego wału sterującego, S2 sprzęgło zmiany kierunku obrotów wrzeciona, S4 sprzęgło zmiany prędkości obrotowej wrzeciona, S5 sprzęgłourządzeń dodatkowych, KG Krzywka główna suportu rewolwerowego, Rys. 2. Schemat kinematyczny jednowrzecionowego, rewolwerowego automatu tokarskiego ATL-40: A,B koła zmianowe, K1 Krzywka podawania i zaciskania materiału prętowego, K2 krzywka zmiany ilości i kierunku prędkości obrotowej wrzeciona, przedniego, K6 krzywka odrzutnika, K7 i K8 krzywki urządzeń dodatkowych, K9 krzywka czynności pomocniczych suportu i głowicy rewolwerowej, S6 sprzęgło czynności pomocniczych suportu i głowicy rewolwerowej, S7 i S8 sprzęgła stożkowe, S9 sprzęgło przeciążeniowe, a, b, c, d koła zmianowe 4
2.2. Napęd wrzeciona Napęd wrzeciona przenoszony jest ze skrzynki prędkości obrotowych przy pomocy dwu łańcuchów napędowych. Łańcuchy te otrzymują napęd od silnika poprzez parę kół zębatych z = 20 i z = 71, wałek II, wymienne koła A i B oraz wałek III lub IV. Przy pomocy 4 par kół wymiennych A i B, na wałku III można uzyskać 8 prędkości obrotowych. Odboczka na wałku III powiększa ilość prędkości obrotowych do 16. Na wałku III zamocowane jest dwustronne sprzęgło cierne S 7 sterowane z wałka pomocniczego poprzez układ dźwigni. Na wrzecionie zamontowane jest takie samo sprzęgło cierne S 8. W zależności od kombinacji połączenia tych sprzęgieł na wrzecionie uzyskuje się prędkości obrotowe: lewe, prawe, wolne, szybkie. 2.3. Napęd wałka pomocniczego WP Wał pomocniczy WP otrzymuje napęd z wałka VII przy pomocy łańcucha napędowego. Kierunek prędkości obrotowej WP jest stały i niezależny od obrotów silnika. W tym celu w skrzynce prędkości obrotowych zamontowano układ kół o następującym działaniu. Na wałku VII umieszczono dwa koła o jednakowej liczbie zębów z = 79. Jedno z nich jest napędzane bezpośrednio poprzez koło umieszczone na wałku II, a drugie jest napędzane przez koło pośrednie. Wskutek tego, dwa wymienione poprzednio koła z = 79 posiadają tą samą prędkość obrotową, ale maja przeciwny kierunek obrotów. W piastach tych kół zamontowane są rolkowe sprzęgła jednokierunkowe, które obrócić mogą wał VII tylko w jednym kierunku. Wskutek tego, przy jednym kierunku obrotów silnika, wał VII jest obracany tylko przez jedno koło, a po zmianie kierunku obrotów, jest obracany przez drugie koło i to w tym samym kierunku, co poprzednio. Na wałku VII jest zamontowane koło łańcuchowe z = 19, które przekazuje obroty na drugie koło połączone z tuleją sprzęgła kłowego S 1 Napęd WP jest włączany za pomocą ręcznej dźwigni. Na końcu WP znajduje się przeciążeniowe sprzęgło kulkowe S 9. Prędkość obrotowa wału pomocniczego jest stała i wynosi: n WP 20 24 19 1440 123,23 71 79 19 obr/min 2.4. Napęd wału głównego sterującego WG Wał sterujący WG wykonuje 1 pełny obrót w czasie obróbki jednego przedmiotu, po czym cały cykl produkcyjny powtarza się od początku. Na WG mocowane są krzywki tarczowe dla wszystkich suportów poprzecznych oraz krzywki dla przyrządów pomocniczych. Na wale tym, są również zamontowane bębny zderzakowe, na których mocuje się przestawne zderzaki. Zderzaki te sterują podawaniem i zaciskaniem materiału (K 1 ), przełączeniem sprzęgieł S 3 i S 4 (K 2 ) oraz służą do przełączania suportu rewolwerowego i obrotu głowicy rewolwerowej (K 9 ). Krzywka robocza KG dla suportu rewolwerowego jest zamontowana na oddzielnym wałku, który obraca się z tą samą prędkością obrotową, jak WS, gdyż oba wałki są połączone przy pomocy kół zębatych stożkowych 44:44. Obydwa wałki otrzymują napęd od WP za pośrednictwem kół zmianowych a, b, c, d zamontowanych w skrzynce gitarowej oraz przekładni ślimakowej o przełożeniu 1:40 (przekładnia ta zapewnia samohamowność WP). 5
Koła zmianowe w skrzynce gitarowej dobiera się w zależności od długości czasu T potrzebnego na obróbkę jednego przedmiotu, który jest równocześnie czasem 1 pełnego obrotu wału serującego. 3. CYKL PRACY SUPORTU REWOLWEROWEGO Cykl pracy suportu rewolwerowego składa się z: szybkiego wycofania suportu, obrotu głowicy i dosuwu do przedmiotu, wolnego posuwu roboczego. Ruch suportu rewolwerowego może być przekazywany od krzywki roboczej KG oraz od wałka pomocniczego WP. Obydwa ruchy są od siebie niezależne. 3.1. Napęd od krzywki suportu rewolwerowego Napęd pochodzący od krzywki roboczej suportu rewolwerowego (rys. 3a) służy przede wszystkim do nadania suportowi posuwu roboczego w czasie skrawania. Krzywka posiada jednostajny ruch obrotowy z prędkością równa prędkości obrotowej wałka sterującego, na którym jest osadzona. Jeden obrót krzywki odpowiada czasowi wykonania jednego przedmiotu. Wskutek ruchu obrotowego krzywka 7 (KG) za pośrednictwem rolki 1 i dźwigni segmentu zębatego 2 powoduje przesuw tulei zębatej 3 do przodu. Ruch ten przenosi się na suport rewolwerowy poprzez cięgno 4 i wałek korbowodu 5. Podczas przesuwu suportu do przodu, następuje jednoczesne napinanie sprężyny 6. Dzięki naciskowi tej sprężyny, rolka jest stale dociskana do krzywki roboczej suportu rewolwerowego i gdy rolka znajduje się nad krzywką zejścia, suport pod wpływem sprężyny może wrócić do tyłu. 3.2. Napęd od wałka pomocniczego Napęd od wałka pomocniczego (rys. 4) może być włączony w każdej chwili i służy do wykonywania ruchów związanych z przełączeniem suportu rewolwerowego. Wskutek włączenia tego typu napędu nastąpi najpierw szybkie odejście suportu od obrabianego przedmiotu, potem obrót głowicy o jedno gniazdo narzędziowe i wreszcie ponowne szybkie dojście suportu do przodu. Napęd ten jest włączany przez przestawne zderzaki zamocowane na bębnie zderzakowym K 9 (rys. 2 i 4). Z chwilą zadziałania zderzaków, następuje wyciągnięcie zatrzasków z rowka krzywkowego na sprzęgle kłowym S 6. Sprzęgło to pod działaniem sprężyny włączy napęd na mechanizm służący do przełączania głowicy. Napęd ten zostanie wówczas przeniesiony z WP poprzez koło pośrednie z = 80 na koło z = 40 zamocowane w suporcie rewolwerowym oraz na wałek korbowy 4. Wskutek obrotu wałka korbowego nastąpi najpierw szybkie odejście suportu rewolwerowego do tyłu aż do oparcia się o stały zderzak. Tuż przed rozpoczęciem obrotu krzyża maltańskiego związanego z głowicą rewolwerową, krzywka pierścieniowa 2 zamocowana na wałku korbowym odrygluje głowicę 3. Dopiero teraz rolka 5 mechanizmu maltańskiego 1 wejdzie do rowka krzyża maltańskiego i obróci go razem z głowicą rewolwerową o 1 gniazdo narzędziowe. Równocześnie z zakończeniem tego obrotu nastąpi ponowne zaryglowanie głowicy w nowym położeniu. Przy dalszym obrocie wałka korbowego, suport rewolwerowy zostanie przesunięty do przodu i gdy wałek znajdzie się martwym położeniu, napęd zostanie automatycznie wyłączony (nastąpi wyłączenie sprzęgła kłowego S 6 ). Poszczególne fazy przełączania suportu rewolwerowego przedstawiono na rysunkach 3a f. 6
Rys. 3. Poszczególne fazy przełączania suportu rewolwerowego 7
Rys. 4. Napęd od wałka pomocniczego WP 3.3. Mechanizm włączania sprzęgła kłowego głowicy rewolwerowej Mechanizm włączania sprzęgła kłowego głowicy rewolwerowej przedstawiono na rysunku 5. Rys. 5. Mechanizm włączania sprzęgła kłowego 8
W momencie, kiedy nastawiony zderzak 1 (rys. 5) zamocowany na bębnie zderzakowym K 9 umieszczonym na wałku sterującym WG uniesie dźwignię 2 do góry, wówczas mimośrodowy czop 3 wyjdzie z rowka krzywkowego, wykonanego w przesuwnej części sprzęgła4, a sprężyna 5 spowoduje włączenie sprzęgła. Wyłącznie sprzęgła może nastąpić dopiero po ponownym wejściu czopa 3 w rowek i po przesunięciu tulei w kierunku przeciwnym. Ze względu na znaczną bezwładność głowicy rewolwerowej, sprzęgło powinno być włączone w czasie 2 obrotów wałka pomocniczego WP. Aby sprzęgło było włączone w czasie 2 obrotów WP dźwignia 2 przytrzymywana jest druga krzywką 6, naciskającą na nastawną śrubę 7. Dopiero pod koniec drugiego obrotu WP (40:80 = 1:2) krzywka ta umożliwia podniesienie lewego ramienia dźwigni 2 przez sprężynę 8 i włączenie sprzęgła. W położeniu wyłączonym tuleja ryglowana jest przez sprężynowy zatrzask klinowy 9. 4. PRZEBIEG ĆWICZENIA W trakcie wykonywania ćwiczenia należy wykonać następujące zadania: Zadanie 1 Poznanie budowy automatu rewolwerowego ATL-40 1. Zapoznać się z ogólną budową automatu i rozmieszczeniem jego mechanizmów. 2. Otworzyć pokrywy i zapoznać się z rozmieszczeniem podzespołów wewnątrz automatu. 3. Określić położenie wałów sterującego i pomocniczego, oraz zapoznać się z rozmieszczeniem krzywek. 4. Zapoznać się z mechanizmem obrotu suportu rewolwerowego. Zadanie 2 Poznanie działania automatu rewolwerowego 1. Zapoznać się ze schematem kinematycznym automatu i prześledzić napęd poszczególnych mechanizmów. 2. Zaznaczyć na schemacie łańcuch kinematyczny napędu wskazanego mechanizmu. 3. Odszukać i prześledzić drogę napędu podanego mechanizmu w maszynie. Zadanie 3 Badanie cyklu pracy automatu rewolwerowego 1. Obserwować cykl obróbki jednego detalu na automacie rewolwerowym ATL-40. 2. Zmierzyć czas wykonania jednego detalu przy pracy w cyklu automatycznym. 3. Zmierzyć prędkość obrotową wrzeciona i obliczyć prędkość skrawania dla wybranej średnicy detalu. 4. Zaobserwować i narysować poszczególne zabiegi wykonane przez automat (ręczny napęd wału pomocniczego). 9