4.1 Выбор режимов резания, определение параметров органа
настройки привода главного движения
Скорость резания v и подачу S выбирают в зависимости от материала обрабатываемой детали, режущего инструмента, глубины резания, стойкости режущего инструмента, шероховатости обрабатываемой поверхности и других параметров по таблицам, приведённым в справочниках или в паспорте автомата. Рекомендуемые значения v и S, заимствованные из паспортов станков, приведены в таблицах 6 – 8, поправочные коэффициенты к табличным значениям подач – в таблице 9.
Подачу S выбирают для каждого инструмента.
При многоинструментальной наладке подача общая и наименьшая для всех инструментов. Величины подач заносим в графу 4 или в графу 5 карты наладки автомата продольного точения или токарно-револьверного автомата соответственно (см. приложения 2 и 4).
Частоту вращения шпинделя автомата рассчитывают по формуле:
мин 
, (1)
где v - скорость резания, м/мин;
d – диаметр заготовки, мм.
Значение 
- корректируют в соответствии с паспортными данными и принимают ближайшее меньшее. Такие данные приведены в таблицах 10 и 11.
Например, в технологическом процессе обработки оси на автомате продольного точения (приложение 2) скорость резания при обточке и отрезке была принята равной v = 28 м/мин и по ней рассчитана частота вращения шпинделя:
мин .
По паспортным данным (таблица 10) ближайшая меньшая частота вращения шпинделя равна:
= 5000 мин .
Откорректированному значению соответствует скорость резания 
м/мин, что допустимо. По паспорту станка (таблица 10) в приводе шпинделя подобраны сменные шкивы с диаметрами: А = 140мм, Б = 100мм. Откорректированные значения и 
и диаметры шкивов А и Б занесены в карту наладки.
|
|
В технологическом процессе обработки винта на токарно-револьверном автомате (приложение 4) скорость резания при обточке и отрезке была принята равной 
= 65 м/мин, а при нарезании резьбы 
= 8 м/мин и по ним рассчитаны частоты вращения шпинделя:
- при обтачивании и отрезке:
мин ;
- при нарезании резьбы:
мин .
По паспорту станка (таблица 11) подобраны ближайшие меньшие частоты вращения шпинделя: при протачивании и отрезке 
= 800 мин , при нарезании резьбы 
= 160 мин . Откорректированным значением соответствуют скорости резания: 
м/мин, 
м/мин, что допустимо. По паспорту станка (таблица 11) в коробке скоростей подобраны сменные зубчатые колёса с числом зубьев 
= 25, 
= 70. Откорректированные значения , , , и числа зубьев зубчатых колёс и занесены в карту наладки.
Следует так же иметь в виду, что для переходов, в которых совмещена работа поперечных суппортов и револьверной головки частота вращения шпинделя выбирается общей и при этом наименьшей.
4.2 Определение величины хода инструмента и шпиндельной бабки автомата продольного точения. Определение величины ходов инструментов и расстояния между торцом цанги и револьверной головкой токарно-револьверного автомата
На автоматах продольного точения режущим инструментам суппортной стойки можно сообщать только поперечную (радиальную) подачу. Продольная подача осуществляется перемещением шпиндельной бабки и резьбонарезного приспособления.
В зависимости от характера движения рабочих органов станка и формы режущего инструмента длина рабочего хода 
определяется по формулам:
|
|
- для инструментов, работающих с поперечной подачей:
, мм; (2)
- для инструментов, работающих с продольной подачей:
, мм, (3)
где DН и DК - соответственно, начальный и конечный диаметры обработки;
а - величина подвода инструмента на рабочей подаче;
с – величина перебега инструмента;
b – длина хода резания.
При точении, подрезании, сверлении, зенкеровании и развертывании: а 
1 мм. При отрезке a = 0,1…0,3 мм, с = 0,1…0,8мм. При нарезании резьбы величина a принимается равной 2…3 ниткам нарезаемой резьбы.
При сверлении зацентрованного отверстия длина обрабатывае -
мой поверхности b равна длине цилиндрической части отверстия, а при сверлении без предварительной зацентровки к длине отверстия прибавляется конус сверла.
Например:
- в переходе 1 (приложение 2):
мм;
- в переходе 19 (приложение 2):
мм,
где 1,75 мм – диаметр прутка;
0,475 и 0,025 мм – величина подвода;
0,1 мм – величина перебега;
0,78 мм – диаметр обработки.
При подсчёте хода шпиндельной бабки необходимо иметь в виду, что:
а) при обточке проходным резцом величина хода шпиндельной бабки равна длине обточки по чертежу;
б) при обточке лопаточным резцом величина рабочего хода меньше длины обточки на ширину резца (работа с врезанием);
в) величина хода при отводе шпиндельной бабки равна сумме длины детали и ширины отрезного резца.
Например, в переходе 43 (приложение 2):
мм,
где 3,25 мм – длина детали;
0,2 мм – ширина отрезного резца.
Полученные значения заносятся в графу 3 карты наладки.
Для инструментов токарно-револьверного автомата величина рабочего хода определяется по тем же формулам (2) и (3), что и для инструментов автомата продольного точения. Отличие состоит только в величинах длины подвода и перебега инструмента, используемых в том или другом случае.
|
|
Для токарно-револьверного автомата величина подвода инструмента назначается в следующих пределах:
- резец проходной – а = 0,5…1,5 мм;
- резец фасонный – а = 0,3…0,5 мм;
- резец отрезной – а = 0,5 мм;
- сверло, зенкер, развёртка – а = 1…2 мм;
-метчик, плашка – 
, где S – шаг резьбы;
- величина перебега c для отрезного резца принимается, равной c = 0,5…1 мм.
Например:
- в переходе 3 (приложения 4)
мм;
- в переходе 7 (приложение 4)
мм,
где 14 мм – длина хода резания;
24 мм – диаметр детали;
0,5 мм – величина подвода.
В переходе 3 величина перебега равна с = 0, в переходе 7 перебег равен с = 0,5 мм.
Если в гнезде револьверной головки закреплено более одного инструмента, то длина рабочего хода определяется по инструменту, имеющему наибольший рабочий ход.
Величина подачи прутка до упора – длина выступающей части заготовки 
обычно определяется по формуле:
, (4)
где 
- длина детали;
B – ширина отрезного резца;
5 мм – расстояние от торца шпинделя до отрезного резца.
Например, в наладке (приложение 4):
,
где 48 мм – длина детали;
3 мм – ширина отрезного резца.
Найденные значения рабочего пути заносим в графу 4 карты наладки.
Расстояние A от торца цанги до револьверной головки в конце каждого перехода определяется по формулам:
- для первого перехода:
; (5)
- для последующих переходов:
, (6)
где 
- длина упора;
– длина рабочего хода инструмента;
– расстояние от плоскости режущей кромки резца до револьверной головки.
Например:
- в переходе 1 (приложение 4):
мм;
- в переходе 2 (приложение 4):
мм,
где 56 мм – длина заготовки;
64 мм – длина упора;
24 мм – длина рабочего хода инструмента;
62 мм – расстояние от плоскости режущей кромки проходного резца до револьверной головки.
Величины A заносим в графу 12 карты наладки.
4.3 Определение радиусов кулачков
Для каждого перехода, выполняемого на токарном автомате, определяется начальный радиус на кулачке 
, с которого начинается переход, и конечный радиус 
, где он заканчивается.
На рабочих участках кулачков токарных автоматов радиусы и связаны между собой соотношениями:
- в автомате продольного точения:
; (7)
- в токарно-револьверном автомате:
, (8)
где Н – величина падения или спуска на кулачке.
Знак плюс будет при подъёме, знак минус при спуске участка рабочего профиля на кулачке.
Значения H вычисляются по формуле:
, (9)
где i – передаточное отношение плеч рычагов, связывающих кулачок и инструментальный суппорт (таблица 17).
Полученные значения i и H заносим в графу 11 и 14 карты наладки соответственно.
Определение радиусов на кулачке автомата продольного точения следует начинать с выявления перехода, в котором радиус на кулачке приобретает наибольшее по сравнению с другими переходами значение. В таком переходе величина радиуса на кулачке становится известной, равной значению наибольшего радиуса соответствующего диска – заготовки. Например (приложение 2), на кулачке шпиндельной бабки максимальная точка соответствует моменту окончания обточки диаметра 
мм (переход 34) или моменту начала отвода материала под отрезку (переход 37), а на кулачке балансира – моменту окончания врезания резца №2 до диаметра 0,23 мм (переход 32) или моменту начала отвода резца №2 до диаметра 2,7 мм (переход 36). Располагая значением одного из радиусов участка профиля кулачка, по формуле (7) легко вычисляется и значение другого радиуса (наибольший радиус диска-заготовки кулачка балансира равен 60 мм).
В переходе 32: = 60 мм, 
= 0,546 мм, 
= 
- = 60 - 0,546 = 59,454 мм. Перед выполнением перехода 32 резцом №2 обрабатывалась конечная поверхность в переходе 25. Поэтому в переходе 25: 
= 59,454 мм, 
= - 
= 59,454 – 0,024 = 59,43 мм и т. д.
Полученные данные о величинах R заносим в графы 15 и 16 карты наладки.
Перед определением радиусов кулачка револьверной головки токарно-револьверного автомата рассчитывают установочное расстояние 
между шпинделем и револьверной головкой:
, (10)
где 
- минимальное для данной наладки расстояние от шпинделя до револьверной головки;
100 мм – максимальный ход револьверной головки.
Если отмеченное расстояние окажется больше наибольшего паспортного, то необходимо занижать радиусы кулачка револьверной головки на величину завышения. В наладке (приложение 3) = 80 + 100 = 180 мм и не больше паспортного, равного 210 мм.
Конечные радиусы для каждой позиции револьверной головки определяются по формуле:
, (11)
где 
- максимальный радиус заготовки кулачка револьверной головки, равный = 140мм;
- минимальное расстояние между шпинделем и револьверной головкой в проектируемой наладке;
- расстояние между шпинделем и револьверной головкой на рассматриваемой позиции.
Например, для второй позиции револьверной головки (приложение 4) при = 140 мм имеем:
мм.
Для переходов нарезания резьбы величина конечного радиуса уменьшается на 10…15 % от величины рабочего хода, чтобы плашка (или метчик) в момент переключения направления вращения шпинделя после нарезания резьбы не имела принудительной подачи. Например, в наладке (приложение 3) конечный радиус при нарезании резьбы будет равен 
= (140 + 80) – 99 – 0,15 · 24 = 117,4 мм. При определении конечных радиусов кулачков поперечных суппортов необходимо учитывать, что наибольший радиус диска – заготовки кулачка соответствует положению лезвия режущего инструмента на оси шпинделя. Поэтому для его определения наибольший радиус кулачка необходимо занижать на величину конечного радиуса обработки. Например, в переходе 4 (приложение 4) конечный радиус кулачка при обточке канавки на максимальном диаметре с переднего суппорта будет равен: 
мм.
Полученные данные заносим в графы 13 и 14 карты наладки.
4.4 Определение числа оборотов шпинделя по переходам
Число оборотов шпинделя, необходимое для выполнения рабочего хода, определяется по формуле:
- автомат продольного точения
, оборотов; (12)
- токарно-револьверный автомат
,оборотов, (13)
где и S – соответственно, длина рабочего хода и подача на данном переходе;
k - коэффициент приведения, вычисляемый по формуле:
, (14)
причем здесь 
и 
- соответственно, основная частота вращения шпинделя, при которой выполняется большинство переходов, и частота вращения шпинделя, при которой выполняется данный переход.
В наладке (приложение 4) в качестве основной частоты вращения принята частота вращения шпинделя при протачивании и отрезке = 800 мин и по ней определен коэффициент приведения при нарезании резьбы (
= 160 мин ): 
. Поэтому в переходе нарезания резьбы М16×2 необходимое число оборотов шпинделя определяется по формуле (13): 
оборотов, где t – шаг нарезаемой резьбы. Во всех остальных случаях данного примера k = 1, и число оборотов шпинделя, необходимое для выполнения рабочего хода, определяется по формуле (12). Например, в переходе 5: 
оборотов. Суммируя числа оборотов шпинделя, приходящиеся на несовмещенные рабочие переходы, находят общее число оборотов шпинделя, потребное для осуществления всех рабочих переходов 
. В рассматриваемом примере = 205 + 121 + 100 + 60 + 12 + 60 + 325 = 883 оборотов.
Полученные значения n и заносим в графы 5 и 6 или 6 и 7 карты наладки автомата продольного точения или токарно-револьверного автомата соответственно.
4.5 Предварительное определение времени одного цикла
Знание этого времени необходимо для последующего определения углов холостых ходов кулачковых дисков.
В предварительных расчётах общее время Т одного цикла может быть определено по формуле:
-автомат продольного точения
, мин; (15)
-токарно-револьверный автомат
, мин, (16)
где 
и 
- время, потребное для определения рабочих и холостых ходов соответственно.
= 2033 оборотов, 
мин, 
шт/мин, где Q – производительность автомата.
Значения и в выражении (16) вычисляются по формулам:
, мин; (17)
, мин, (18)
где 
, 
, 
, 
- соответственно, время необходимое для подачи и зажима, время одного поворота револьверной головки, время, потребное на переключение шпинделя, и время отхода отрезного резца;
m – число поворотов револьверной головки;
n – число переключений шпинделя.
В наладке (приложение 4): = 883 оборота, = = 800 мин , m = 4, n = 1, = = = 1 c (по данным паспорта станка).
При этих условиях:
с, = 1 + 1 · 4 + 1 · 1 + 1 = 7 с, Т = 66 + 7 = 73 с, 
шт./с или Q = 0,82 шт./мин.
4.6 Определение числа градусов (сотых) кулачковых дисков
для холостых и рабочих ходов
У автоматов продольного точения углы холостого хода для зажима и разжима цанги (см. выше) постоянны, причём у станка 1Б10П эти углы имеют значения:
- для зажима цанги - 15°,
- для разжима цанги - 10°.
Углы холостого хода 
для подвода и отвода шпиндельной бабки, для подвода и отвода суппортов с режущими инструментами - переменные. В общем случае величина представляет собой функциональную зависимость вида 
. В паспортах станков эту зависимость представляют в виде таблиц, в которых T – параметр, а H и - переменные. Значение T вычисляют по формуле (15), а величины H и являются известными, вычисленными в предыдущих этапах расчёта наладки. В условиях производительности Q = 6 шт./мин и менее,значения можно установить из таблиц 12 – 14.
При иных значениях Q следует обратиться к другим подобным таблицам паспорта станка.
Установленное количество градусов на каждом холостом ходу записывается в графу 9 карты наладки (см. приложение 2). В эту же
графу записываются углы величиной 2…3°, отводимые на гарантируемые паузы, проектируемые для точного координирования движений отдельных переходов. Эти углы прибавляются на кулачках в начале или конце кривых подъёма или спуска.
Например, в переходе 10 (приложение 2) производится отвод резца №1 балансира до диаметра 2,7 мм. Для выполнения этого холостого хода на кулачке балансира должна быть выполнена кривая с подъёмом H = 3,15 мм (см. графу 12), с радиусом в начале подъёма = 53,145 мм (см. графу 15). В соответствии с таблицей 13 при таких значениях H и на отвод резца №1 требуется 4°, которые и заносятся в графу 9 карты наладки. Одновременно с отводом резца №1 производится подвод в рабочую позицию резца №3 (переход 11). Для выполнения этого холостого хода на кулачке резца №3 должна быть выполнена кривая с подъёмом H = 1,05 мм(см. графу 12), с радиусом в начале подъёма 
59 мм (действительное значение этого радиуса определяется кривой подъёма шаблона суппорта №3). В соответствии с таблицей 14 при данных значениях H и на подвод резца №3 требуется 3°, которые также заносятся в графу 9 карты наладки. По завершении перехода 11 в переходе 12 следует пауза, в течение которой осуществляется точное координирование отвода резца №1 и подвода резца №3.
После занесения количества градусов на холостые ходы в графу 9 производится её анализ с целью выявления совмещённых холостых переходов, причём количество градусов кулачка, необходимое для выполнения совмещённого перехода, заключается в скобки и в дальнейших расчётах не учитывается. Так в переходах 10 и 11 подвод резца №3 совмещён с отводом резца №1 (на подвод резца №3 требуется три градуса на кулачке, а для отвода резца №1 – четыре). Поэтому количество градусов на холостой ход резца №3 в переходе 11 заключено в скобки и в последующих расчётах не учитывается. Напротив, количество градусов на холостой ход резца №1 в переходе 10 является учитываемой величиной. Углы на учитываемые холостые ходы заносятся в графу 10 карты наладки и складываются, а их суммарное значение 
записывается внизу графы 10 в строке «ВСЕГО». В рассматриваемой наладке = 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 4 + 2 + 2 + 2 + 2 + 5+ 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 3 + 3 + 2 + 10 + 8 + 15 = 89°.
По данным [3] углы холостых ходов токарно-револьверных автоматов целесообразно назначать в зависимости от времени T обработки одной детали. Для станка 1Б140 такая зависимость задаётся в таблице 15, причём величина T вычисляется по формуле (16). Установленные из этой таблицы значения углов холостых ходов заносятся в графу 8 карты наладки (приложение 4), анализируются и складываются. В процессе анализа выявляются переходы с совмещёнными холостыми ходами, количество делений кулачка, необходимое для выполнения которых, заключается в скобки и при вычислении суммарного значения 
углов холостых ходов не учитывается. Например, в переходе 5 (приложение 4) переключение частоты и направления вращения шпинделя совмещено с переключением револьверной головки. Так как на выполнение первого холостого хода требуется одно деление кулачка (по паспорту станка), а для выполнения второго – три деления, то первый холостой ход перекрывается вторым и в дальнейших расчётах необходимое для него (первого холостого хода) число делений кулачка не учитывается. Суммарное значение углов холостых ходов (без учёта числа делений кулачка на совмещённые холостые ходы) записывается внизу графы 8 в строке «ИТОГО». В данной наладке = 3 + 2 + 3 + 3 + 3 + 1 + 1 = 16.
Очевидно, что при известных и для рабочих ходов остаётся 360° - градусов (автомат продольного точения) и 100 - делений (токарно-револьверный автомат). В этом случае количество оборотов шпинделя, соответствующее одному градусу (делению) рабочих ходов, определяется из выражений:
об/град; (19)
об/дел., (20)
а число градусов 
или делений 
кулачка на каждый рабочий переход – из выражений:
град.; (21)
дел, (22)
где 
- число оборотов шпинделя за время данного рабочего хода (рассчитаны выше, см. графу 6 и 7 наладок 2 и 4 соответственно).
Например:
- в переходе 3 наладки 2:
,
- в переходе 2 наладки 4:
дел.
Полученные значения и заносятся в графу 7 наладки 2 или в графу 9 наладки 4 и анализируются с целью выявления совмещённых переходов. Количество градусов или делений таких переходов заключаются в скобки и при расчёте их суммированного значения ( и ) не учитываются.
4.7 Определение производительности автомата
Вначале определяют технологическую производительность Q автомата, а затем после уточнения значения Q по паспорту станка, устанавливают величину его фактической производительности 
.
Величину Q вычисляют по формуле:
- автомат продольного точения:
; (23)
- токарно-револьверный автомат:
, (24)
где 
- количество оборотов шпинделя для осуществления полного цикла оборотов детали.
Имея в виду, что одному градусу кулачка автомата продольного точения соответствует 
оборотов шпинделя, для осуществления полного цикла обработки детали потребуется:
, оборотов. (25)
Аналогично, имея в виду, что одному делению кулачка токарно-револьверного автомата соответствует 
оборотов шпинделя, для осуществления полного цикла обработки детали потребуется:
, оборотов. (26)
Например, в наладке 2: = 5000 мин , = 2033 оборотов, = 89°. В этом случае: 
оборотов, 
шт./мин, 
шт./мин (таблица 10).
В наладке 4: = = 800 мин , = 883 оборота, = 16 делений. В этом случае: 
оборотов, 
шт./мин. Т - время на изготовление одной детали: 
с.
Принимаем по паспорту станка (таблица 16) T = 80,1 с, тогда фактическая производительность станка 
шт./ч.
4.8 Определение параметров органов настройки привода распределительного вала
В автомате продольного точения 1Б10П (рисунок 7) настройка вращения распределительного вала V производится четырёхступенчатой клиноременной передачей Е – К, Д – П, Г – З, В – Ж, сменными зубчатыми колёсами 
– 
и двухступенчатой клиноременной передачей Л – О, Н – М. В токарно-револьверном автомате 1Б140 (рисунок 8) настройка вращения распределительных валов XV и XVI производится сменными зубчатыми колёсами 
– , 
– 
, 
– 
коробки передач. И в том и в другом случае выбор элементов органов настройки станков осуществляется в соответствии с их производительностью Q или в соответствии со штучным временем обработки детали T по таблицам 10 и 16, соответственно.
Например, в наладке 2 по паспорту станка (таблица 10) в соответствии с производительностью Q = 1,92 шт./мин используется четвертая ступень настройки привода распределительного вала с рабочим шпинделем Г - З, Л – О, и сменными зубчатыми колёсами = 25, = 100.
В наладке 4 по паспорту станка (таблица 16) в соответствии со штучным временем T = 80,1 с - подобраны сменные зубчатые колёса = 73; = 27; = 35; = 65; = 30; = 70 (35-я ступень).
4.9 Составление карты наладки автомата
В курсовой работе карту наладки автомата продольного точения составляют по форме приложений 7 или 9, а карту наладки токарно-револьверного автомата – по форме приложений 11, 13 или 15 (в зависимости от задания).
В карте наладки должны быть указаны: название детали, эскиз детали после обработки на автомате с указанием допусков на размеры и знаков чистоты обработки, размер и профиль заготовки, наименование и марка материала, схема технологического процесса обработки по переходам, порядок обработки, расчёт режимов резания, параметры сменных элементов органов настройки привода главного движения и привода подачи, производительность автомата.
4.10 Вычерчивание кулачков
Все кулачки, смонтированные на распределительном валу автомата продольного точения, вращаются по часовой стрелке, а на валах токарно-револьверного автомата – против часовой стрелки. Поэтому градусы углов переходов, выполняемых на автомате продольного точения, откладываются от нуля против часовой стрелки, а деления кулачков токарно-револьверного автомата – по часовой стрелке.
Нуль – начальная точка, соответствующая моменту конца зажима цанги (автомат продольного точения) и моменту конца отвода отрезного резца (токарно-револьверный автомат). От неё, непосредственно после зажима цанги или непосредственно после отвода отрезного резца, следует первый переход технологического процесса: отвод отрезного резца на автомате продольного точения и подача прутка до упора на токарно-револьверном автомате.
Для вычерчивания дисковых кулачков чертится заготовка и, в зависимости от настраиваемого автомата, на ней от точки 0 против или по часовой стрелке откладываются углы рабочих и холостых ходов в градусах или сотых долях, а так же радиусы спусков и подъёмов или конца или начала рабочего участка кулачка. Полученные точки соединяются кривыми, вычерченными по спирали Архимеда, если это кривые рабочих ходов, или по шаблонам, если это кривые рабочих ходов.
На рисунках приложений 16, 17 представлены профили дисковых кулачков, построенные, соответственно, на основании расчётных листов приложений 2 и 3, а на рисунках приложений 18 и 19 профили шаблонов, по которым были вычерчены участки холостых ходов этих кулачков.
Заключение
Курсовая работа нацеливает студентов на освоение методов наладки токарных автоматов с кулачковым приводом с выполнением расчетов и разработкой необходимой документации в объеме, предусмотренном руководствами по эксплуатации данного оборудования. В методических указаниях к выполнению курсовой работы даны примеры расчета наладки двух токарных автоматов на обработку соответствующих деталей, а в приложениях к работе даны карты наладки этих станков, что существенно облегчит студентам решение поставленных в курсовой работе задач.
Приложения к курсовой работе
Приложение 1
Форма титульного листа
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Машиностроительно-технологический институт
Кафедра технологии машиностроения
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Металлорежущие станки»
Расчёт наладки токарного автомата
Студент ______________________
(Ф. И. О.)
______ курс ________ группа
специальность ________________
Санкт-Петербург
Приложение 2
Карта наладки автомата 1Б10П