А. Гурвич , заместитель главного конструктора станкостроительного завода имени Орджоникидзе
Обрабатывая на обычном токарном станке даже самую незамысловатую деталь — ступенчатый валик, — токарь многократно останавливает станок, производя замеры, устанавливая резец на нужном расстоянии от центра детали (два верхних рис. на стр. 39). На это непроизводительно уходит много времени.
Если деталей требуется много, целесообразно их изготовлять на копировальном станке. Работает он так.
Точно по чертежу воспроизводят на стальной планке профиль обрабатываемой детали со всеми уступами и переходами от одного диаметра к другому. Затем эту планку, которая называется копиром или шаблоном, закрепляют неподвижно на станке. Супорт копировального станка двигается так. что как бы «следит» за всеми изменениями в конфигурации копира и в нужный момент меняет направление и скорость своего движения. Таким образом, профиль обрабатываемой детали получается в точности такой же, как профиль копира (третий рис. сверху).
* * *
— Здесь кто-то был, — сразу догадался, вернувшись домой, Дотошкин. Ом подошел к вазе, стоявшей на окне, нажал какую-то едва видную кнопочку, и… вмонтированный в вазу магнитофон заговорил. Послышался голос Верхоглядкина:
- Куда же он спрятал свой "РПД"?
Дотошкин кинулся к ящику, где лежали аппараты. Двух "РПД" не было.
- Ах, вот как! А еще товарищем назывался! — опечалился Дотошкин. — Ну, ладно. Я этих "любителей техники" проучу!…
(См. стр.41)
* * *
ИЗУЧАЙ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА
Токарно-копировальные станки, у которых супорт непосредственно связан с копиром, имеют целый ряд недостатков. На них очень трудно обрабатывать конические участки деталей. В этих местах при движении супорта по шаблону может произойти заклинивание и вследствие этого авария (нижний рис.). Без сложных дополнительных устройств на таком станке нельзя обрабатывать уступы, тое сть торцы в местах перехода от одного диаметра к другому.
Огромные усилия, возникающие при резании металла в таких станках, передаются через супорт на копир. Это заставляет делать копиры массивными, прочными. И все же очень скоро они изнашиваются и теряют первоначальную точность.
Как же устранить все эти недостатки, присущие обычному токарно-копировальному станку, сохранив принцип копирования?
Копир не участвует в резании металла, а только указывает своим профилем, в какой момент супорт с резцом должны изменить направление и скорость движения. Такие задачи решаются в технике с помощью специальных устройств — «следящих систем».
Рис. H. Железняка и А. Катковского
Как работает одна из них — гидравлическая следящая система токарно-копировального станка, — видно из рисунка на странице 40.
Нижняя часть супорта — каретка (1) двигается по направляющим станины под давлением штока продольного цилиндра (2). Верхняя часть (3), которая скользит в направляющих нижней, жестко связана с поперечным цилиндром (4). На ней устанавливается резец (5), обрабатывающий деталь (6).
Супорт перемещается за счет давления масла, нагнетаемого в полости цилиндров насосом (7). На станке устанавливается копир (8). Профиль копира соответствует профилю той детали, которую мы хотим изготовить. Копир сделан из тонкой стальной пластины. Движение резца изменяется так: на той части, где закреплен резец, жестко крепится небольшой корпус (9) с золотником (10). Сверху золотник поджимается пружиной (11), а его нижний конец упирается в рычажок, так называемый щуп (12).
Наконечник щупа движется по профилю копира, как бы «ощупывая» его. Когда насос включен, он нагнетает масло в правую полость (а) продольного цилиндра, и супорт вместе с резцом перемещается влево вдоль оси детали. В поперечный цилиндр масло сразу от насоса не поступает. Оно сначала должно пройти через соответствующую проточку в корпусе золотника.
При обработке цилиндрического участка детали щуп на копире движется по прямой, параллельной оси детали, а золотник перекрывает доступ масла в поперечный цилиндр.
Супорт перемещается вдоль детали, и резец обрабатывает ее цилиндрический участок.
Когда наконечник щупа встречает наклонный участок или уступ, он поворачивается вокруг своей оси по часовой стрелке и, сжимая пружину, приподнимает золотник. Это сразу открывает проход маслу в верхнюю полость поперечного цилиндра. Так как шток цилиндра неподвижно закреплен в каретке супорта, то масло, заполнив верхнюю полость цилиндра, начинает перемещать вверх цилиндр, а вместе с ним и верхнюю часть супорта с резцом. Если в этот момент движение штока продольного цилиндра прекратится, резец начнет перемещаться только в поперечном направлении, и на детали будет обработан уступ. Если продольное перемещение каретки продолжится, то супорт одновременно совершит два движения: вдоль оси детали и перпендикулярно к этой оси. Резец обработает конический участок.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА — ОДНО ИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
Каким же образом осуществляется полная согласованность между перемещениями золотника и резца? Когда золотник отклонится от среднего положения, при котором он перекрывает доступ масла в поперечный цилиндр, это сразу вызовет перемещение поперечного цилиндра в ту же сторону, но корпус золотника жестко связан с цилиндром и движется вместе с ним. Когда корпус золотника вместе с цилиндром и резцом пройдет путь, равный пути, пройденному самим золотником, он снова займет положение, при котором путь маслу в поперечный цилиндр перекроется и тем самым прекратится его дальнейшее движение.
Поперечный цилиндр как бы «следит» за движением золотника (а значит, и за движением щупа по копиру) и перемещается ровно на столько, на сколько отклонился золотник.
Теперь понятно, почему эта система именуется «следящей». Остается выяснить, как регулируются скорости продольного и поперечного перемещений супорта в зависимости от положения щупа на копире.
Если щуп приблизится к уступу на копире, то немедленно должна прекратиться продольная подача, чтобы резец смог подрезать торец; если щуп движется по крутому подъему, продольная подача должна быть меньше поперечной и т. д.
Такое регулирование скоростей перемещений супорта осуществляет автоматический регулятор (13). Это небольшой корпус с центральным отверстием в котором находится золотник (14), поджатый кверху пружиной.
Во время продольной подачи масло, выжимаемое из левой полости (6) цилиндра, проходит через внутренние проточки регулятора и через дроссель (15) и сливается в бак (16). Чем больше открыт дроссель, тем быстрее перемещается супорт.
Через другой такой же дроссель (17) пропускается масло, вытесняемое из поперечного цилиндра. В зависимости от того, в какую сторону движется цилиндр, масло на своем пути к дросселю проходит через верхнюю или нижнюю проточку корпуса золотника щупа.
Перед дросселями имеются ответвления (18), по которым масло из сливных магистралей продольного и поперечного супорта поступает в верхние проточки корпуса автоматического регулятора. В нормальном положении давление масла на золотник регулятора уравновешивается расположенной внизу пружиной (19). Поэтому давление в обеих полостях постоянно и определяется усилием пружины.
* * *
Белоручкин и Верхоглядкин проводят "испытание аппаратуры". Белоручкин придумал игру: он брался "водить", а ребята во дворе должны были прятать от него яблоки. Уговор был таков: если Белоручкин найдет яблоко, то берет его себе.
Верхоглядкин из окна своей квартиры подсказывал Белоручкину с помощью "РПД". Игра оказалась беспроигрышной.
(См. стр. 45)
* * *
При подходе щупа к уступу на копире начинает перемещаться поперечный цилиндр, причем это перемещение начинается мгновенно. Масло, вытесняемое из противоположной полости цилиндра, устремляется к дросселю. Однако через его узкую щель пройти нелегко. Давление масла перед дросселем мгновенно повышается. Этим самым повышается давление и в соответствующей полости корпуса регулятора.
Пружина сжимается, и золотник регулятора перемещается вниз. При этом перекрывается выход масла из продольного цилиндра. Продольная подача прекращается, и резец обрабатывает на детали уступ.
При подходе щупа к наклонным или фасонным участкам копира давление перед дросселем поперечного цилиндра возрастает медленнее. Золотник регулятора не полностью перекрывает проход масла из продольного цилиндра. Перемещение супорта в продольном направлении замедляется.
Регулятор выполняет еще одну важную задачу. С его помощью общая скорость супорта. то-есть сумма скоростей в продольном и поперечном направлениях, все время остается постоянной, независимо от профиля обрабатываемого участка.
Описанная выше гидравлическая копировальная система была разработана на московском станкостроительном заводе имени Серго Орджоникидзе, где создан целый ряд моделей токарных гидрокопировальных полуавтоматов.
Один из них — станок модели «1722» — показан на цветной вкладке. Это высокопроизводительный полуавтомат, на котором можно обрабатывать детали самой различной конфигурации. Называется он полуавтоматом потому, что установку заготовки, пуск станка и съем готовой детали производит рабочий. Всю обработку станок ведет сам. После поворота рукоятки, которая открывает доступ маслу в пиноль (рисунок на вкладке справа вверху), поджимающую деталь, рабочий нажимает кнопку «цикл». Начинает вращаться шпиндель станка с закрепленным на нем патроном.
Кулачки патрона под действием центробежной силы поворачиваются и прочно зажимают деталь. Три супорта станка — копировальный (верхний) и поперечные (нижние) — подходят к детали, и начинается ее обработка.
Копировальный супорт обтачивает деталь по профилю копира. С нижних супортов (на вкладке слева внизу) производится обработка тех участков, которые трудно обработать при помощи копировального супорта, например узкие глубокие канавки и т. п. Обработав свои участки, супорты автоматически возвращаются в исходное положение. Шпиндель станка останавливается. Кулачки патрона под действием пружин раскрываются. Цикл окончен.
Рабочий снимает обработанную деталь.
Точность обработки деталей на этом станке очень высока: профиль детали отличается от профиля копира не больше чем на 0,04 — 0,08 мм!
Такие станки успешно работают ка многих заводах страны и за рубежом.