Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

Maszyny Technologiczne

Sterowanie automatu tokarskiego wzdłużnego.

Sowa Andrzej

III MiBM

LP4

Przez pojęcie automatu obrabiarkowego rozumie się taką zautomatyzowaną obrabiarkę, w której wszystkie czynności związane z wykonaniem jednej sztuki przedmiotu są zauto­matyzowane (łącznie z dostarczeniem półwyrobu do strefy obróbki i odprowa­dzeniem gotowego przedmiotu do magazynu przedmiotów), tzn. odbywają się samoczynnie bez udziału operatora. Półautomatem natomiast nazywamy obra­biarkę, w której czynności załadowczo-rozładowcze przedmiotu obrabianego są wykonywane ręcznie przez operatora. W związku z tym w półautomacie obrabiarkowym część czynności sterujących pracą obrabiarki również może być wykonywana ręcznie (np. włączenie obrabiarki do ponownej pracy po zała­dowaniu przedmiotu). Tak więc rola operatora sprowadza się wyłącznie do czynności nadzorowania pracy automatu oraz do nadzorowania i obsługi pół­automatu.

Pojęcie automatu (półautomatu) obrabiarkowego kojarzy się tradycyjnie z obrabiarką przeznaczoną do produkcji wielkoseryjnej i masowej. Jednakże z punktu widzenia definicji automatu (półautomatu) obrabiarkowego do tego rodzaju obrabiarek zalicza się takie, które niekoniecznie muszą być stosowane w produkcji wielkoseryjnej i masowej. Dotyczy to grupy obrabiarek przezna­czonych do obróbki uzębień oraz do obróbki gwintów, które spełniają definicję półautomatu obrabiarkowego.

Półautomaty i automaty tokarskie stanowią najliczniejszą grupę obrabiarek zautomatyzowanych, przeznaczonych do produkcji wielkoseryjnej i masowej. Z samej nazwy "tokarskie" wynika podstawowy sposób obróbki: toczenie (zewnętrzne, wewnętrzne, czołowe), ale obrabiarki te wykonują także wiercenie i gwintowanie.

Półautomaty i automaty tokarskie pod względem konstrukcji są podobne do tokarek, tzn. posiadają wirujące wrzeciono (wrzeciona) przedmiotowe oraz suporty narzędziowe wykonujące ruchy postępowe (prostoliniowe) wzdłużne i poprzeczne po prowadnicach łoża. Buduje się także automaty, w których wrzeciennik przedmiotowy wykonuje ruch posuwowy.

Od tradycyjnej tokarki automat (półautomat) tokarski różni przede wszystkim:

• sterowanie ruchami posuwowymi, które jest sterowaniem krzywkowym mechanicznym, zderzakowym elektrycznym i hydraulicznym (elektrohydra­ulicznym),

• napęd ruchu posuwowego, który jest napędem krzywkowym mecha­nicznym lub hydraulicznym,

• zautomatyzowanie czynności załadowczych i wyładowczych przedmiotu obrabianego,

• praca w cyklu automatycznym,

• zautomatyzowanie czynności zmiany narzędzi skrawających, odpowied­nio do programu obróbki,

• zautomatyzowanie czynności zmiany parametrów kinematycznych, od­powiednio do programu obróbki,

• sterowanie wszystkimi czynnościami najczęściej w funkcji czasu, tzn. z wykorzystaniem wału sterującego

Podział półautomatów i automatów tokarskich

Podział półautomatów i automatów tokarskich może być dokonany ze względu na różne kryteria. Najczęściej obrabiarki te dzieli się następująco:

1) według kryterium przeznaczenia - na obrabiarki:

• ogólnego przeznaczenia,

• specjalne;

2) według kryterium liczby wrzecion - na obrabiarki:

• jednowrzecionowe,

• wielowrzecionowe;

3) według kryterium położenia osi wrzeciona - na obrabiarki:

• poziome,

• pionowe;

4) według kryterium ruchów podziałowych przedmiotu - na obrabiarki:

• z nieruchomym przedmiotem podczas całego pobytu na obrabiarce -przedmiot stale zajmuje to samo położenie, a narzędzia są wprowadzane kolejno do pracy zgodnie z programem, np. w automacie rewolwerowym,

• z przedmiotem wykonującym okresowy ruch podziałowy - przedmiot podczas pobytu na obrabiarce zajmuje kilka położeń, np. w automatach wielowrzecionowych,

• z przedmiotem wykonującym ciągły ruch przestawczy, np. w półauto­matach karuzelowych.

Charakterystyka półautomatów tokarskich jedno-i wielowrzecionowych

Półautomaty tokarskie jednowrzecionowe rewolwerowe konstrukcyjnie podobne są do tokarek rewolwerowych. Różnica pomiędzy tymi obrabiarkami polega na tym, że w półautomatach tokarskich cały cykl obróbki wraz z programową zmianą prędkości obrotowych wrzeciona i prędkości posuwu jest zautoma­tyzowany, z wyjątkiem czynności załadowczych i wyładowczych. Starsze pół­automaty tokarskie rewolwerowe mają napęd posuwu mechaniczny (od krzywek zamocowanych na wale sterującym). Obecnie stosuje się wyłącznie hydrauliczne napędy posuwu.

Półautomaty tokarskie wielowrzecionowe odznaczają się dużą wydajnością obróbki (3-4 razy większą niż automaty jednowrzecionowe rewolwerowe), ponieważ obrabia się jednocześnie kilka jednakowych przedmiotów. Ze względu na cykl obróbki na półautomacie wielowrzecionowym można wyróżnić:

1. półautomaty o cyklu kolejnym, tj. takim, w którym przedmiot musi przejść kolejno przez wszystkie pozycje obróbkowe, przy czym na każdej pozycji jest wykonywany inny zabieg, innymi narzędziami,

2. półautomaty o cyklu kolejno-równoległym, tj. takim, w którym na kilku pozycjach obróbkowych odbywają się takie same zabiegi.

Oznacza to, że w pierwszym przypadku jeden przedmiot jest wykonywany na gotowo w ciągu jednego cyklu, a w drugim przypadku w jednym cyklu wy­konanych zostanie kilka przedmiotów.

Rozróżnienie cyklu kolejnego i kolejno-równoległego ma istotne znaczenie dla konstrukcji obrabiarki, a zwłaszcza dla realizacji czynności załadowczych i wyładowczych przedmiotu. Na rysunku przedstawiono schemat bębna wielowrzecionowego dla półautomatu z cyklem kolejnym (a) i kolejno-równoległym (b). W każdym półautomacie tokarskim wielowrzecionowym jedna (dla cyklu kolejnego) lub kilka (dla cyklu kolejno-równoległego) pozycji obróbkowych pełni rolę stanowiska załadowczo-rozładowczego przedmiotów. Na tym stano­wisku następuje zdjęcie obrobionego przedmiotu i założenie następnego przed­miotu do obróbki.

Czynności te odbywają się równocześnie z obróbką skrawaniem na pozo­stałych pozycjach obróbkowych. Jest oczywiste, że wrzeciono przedmiotowe na tej pozycji musi być unieruchomione.

Półautomat tokarski wielowrzecionowy typu Bullard

W celu bliższego scharakteryzowania najważniejszych cech eksploatacyjno--kinematycznych półautomatów tokarskich wielowrzecionowych omówiony zostanie półautomat typu Bullard. Jest to pionowy, wielowrzecionowy półauto­mat tokarski ogólnego przeznaczenia, pracujący w cyklu kolejno-równoległym. Obrabiarki tego typu są często spotykane w przemyśle w produkcji wielko-seryjnej i masowej, np. w przemyśle samochodowym.

Półautomat typu Bullard składa się z następujących podstawowych zespołów:

• bębna wielowrzecionowego (6 wrzecion),

• suportów poprzecznych (4 suporty),

• suportu wzdłużnego (pionowego),

• łańcucha kinematycznego napędu głównego wrzecion,

• łańcucha kinematycznego mechanizmu obrotu bębna wrzecionowego (do realizacji ruchu podziałowego),

• układu sterowania ruchami posuwowymi (mechanicznego krzywkowe­go) i ruchem podziałowym

Automatyzacja dotyczy głównie czynników związanych ze sterowaniem, eliminuje role operatora.

Automatyzacja jest technologią czyli działalnością natury technicznej, ekonomicznej i organizacyjnej, mającą na celu wprowadzenie praw, metod i urządzeń samoczynnych, zastępujących lub ograniczających pracę ludzką, w rozmaite dziedziny życia.

Automatyzacja sztywna stosowana jest np. w automatach sterowanych krzywkami, kopiałami, zderzakami.

Sterowanie krzywkowe należy do najstarszych i najbardziej niezawodnych np. w automatach tokarskich.

Cechy budowy automatu wzdłużnego:

a)ruch posuwowy wzdłużny wykonuje wrzeciennik wraz z przedmiotem zamocowanym w uchwycie z tuleją sprężystą

b)ruch obrotowy główny wykonuje wrzeciono wraz z przedmiotem obrabianym (prętem ciągnionym) ,który jest dodatkowo podparty w prowadnicy znajdującej się w pobliżu suportów poprzecznych, umożliwia to obróbkę przedmiotów nie sztywnych.

c)ruch posuwowy poprzeczny wykonuje suport boczny i górny

d)automat jest wyposażony w 3 wrzecionową głowicę przeznaczoną do wiercenia, gwintowania i ograniczania dł. Wysuwającego się pręta.