Многошпиндельная головка для одновременной обработки 6 отверстий детали «кронштейн»

Введение
Технологическое оснащение является важнейшим фактором успешной реализации технического прогресса в машиностроении. Использование технологического оборудования позволяет повысить производительность и качество обработки, сборки и контроля, снизить себестоимость продукции, расширить технологические возможности оборудования, сократить количество рабочих, обеспечить условия труда и обеспечить его безопасность, сократить количество станков. и производственных площадей.
Наиболее производительным способом обработки на универсально-сверлильных станках является многоинструментальная обработка с использованием многошпиндельных головок. Эти головки позволяют делать отверстия одновременно несколькими одинаковыми или разными инструментами (сверлами, зенковками, развертками и т.п.). Головки могут быть специальные и универсальные. В крупносерийном и серийном производстве в основном применяют специальные многошпиндельные головки, т.е. головки с неподвижным шпинделем. В таких случаях дрель с головкой обычно назначается на одну, реже на две операции, связанные с крупнообрабатываемыми деталями. Специальные многошпиндельные головки предназначены как для обработки отверстий в одной детали, так и для позиционной обработки отверстий в нескольких деталях одновременно. В последнем случае детали устанавливаются на круглый поворотный стол и переводятся в каждое положение вручную или автоматически с помощью пневматических или гидравлических приводов.
При серийном и преимущественно мелкосерийном производстве из-за малых размеров партий деталей для полной загрузки станка приходится менять его два-три раза в смену. В этих отраслях применяются универсальные многошпиндельные расточные головки и блоки многошпиндельных расточных агрегатов (реконфигурируемых), предназначенные как для конкретной группы деталей (специально подобранные), так и в виде универсальных агрегатов, позволяющих изменять координаты положения шпиндели, широко распространены.
При использовании универсальных многошпиндельных головок заменяется только зажимное устройство с шаблонной пластиной и регулируется расстояние между осями шпинделя по шаблонным втулкам. В этих случаях часто используются каменные направляющие. Для последовательной обработки отверстий несколькими инструментами (сверло, зенкер, предварительная развертка, чистовая развертка) мы рекомендуем использовать многопозиционные револьверные головки с количеством шпинделей до шести-семи. Эти головки оснащены быстросменными патронами со встроенными адаптерами. Используя эти головки, режущий инструмент работает последовательно в соответствии с ожидаемой последовательностью переходов. 
1 Анализ исходных данных
1.1. Служебное назначение и техническая характеристика детали
Кронштейн по своим конструктивным признакам относится к классу сложно профильных деталей. Кронштейн представляет собой корпусное тело средних габаритов с отверстием ø80Н7 под подшипник трения, резьбовыми крепежными отверстиями М6-7Н, выемками для облегчения массы детали, пазом шириной 36 мм для размещения элементов других деталей в сборке.
Форма детали образована сочетанием простых поверхностей (плоских, цилиндрических) и сложных поверхностей (контур детали, выемки, сопряжения).
Кронштейн устанавливается на раме и служит для крепления тяги привода створок передней опоры шасси. Рабочая среда – атмосфера, рабочее давление - атмосферное, tº=50…80ºC. Деталь подвержена вибрационным нагрузкам. Сопряжения поверхностей детали необходимы для предотвращения образования усталостных трещин, так как деталь работает в условиях знакопеременных нагрузок. Кронштейн устанавливается в раму по поверхности 125 (левый торец) и приваривается. Конструкторскими базами является отверстие Ø80H7, уступ 133Н14. По ним происходит соединение кронштейна с тягами в сборке.
К этим поверхностям предъявляются повышенные требования как по точности выполнения размеров и точности взаимного расположения.
Деталь «Кронштейн» изготавливается из жаропрочной релаксационостойкой стали марки 30ХМА ГОСТ 4543-71.
Сталь 30ХМА применяется для изготовления поковки общего назначения, валы, роторы и диски паровых турбин, фланцы, крепежные детали с рабочей температурой до 450°С, сортовые заготовки. Приведем в таблицах 1 и 2 химический состав и механические свойства стали марки 30ХМА.


Таблица 1 - Химический состав стали 30ХМА (ГОСТ 4543 – 72)
С Si Mn S P Ni Cr Мо Сu
не более не более
0,26-0,33 0,17-0,37 0,40-0,70 0,025 0,025 до 0,3 0,8-1,1 0,15-0,25 до 0,3

Таблица 2 - Механические свойства стали 30ХМА (ГОСТ 4543 – 71)
σт МПа σв МПа σ5 % Ψ % α Дж/см2
735 930 12 50 880

Технологические свойства стали 30ХМА:
- температура ковки Сº начала 1280, конца 830-720, охлаждение в воде;
- свариваемость – ограничено свариваемая;
- флокеночуствительность – чувствительна;
- склонность к отпускной хрупкости – не склонна.
Сталь 30ХМА оптимально подходит для изготовления детали «Кронштейн».


1.2. Наименование и назначение приспособления
Многошпиндельные головки обеспечивают одновременную работу несколькими одноименными или разноименными инструментами (сверлами, зенкерами, развертками, метчиками) и могут быть специальными и универсальными. Специальные головки служат для обработки деталей с определенным расположением отверстий, поэтому их шпиндели не могут изменять своего положения. Такие головки используют в крупносерийном и массовом производстве. Универсальные головки имеют возможность изменять положение шпинделей. Одной головкой можно обрабатывать различные детали. Их применяют в серийном производстве. Шпиндели головок приводятся во вращение от шпинделя станка с помощью зубчатых передач.

Рисунок 1. Многошпиндельная головка с зубчатыми колесами внутреннего зацепления (1 - втулка; 2 - зубчатое колесо; 3 - опора; 4 - шарики; 5, 6 - упорные подшипники; 7 - подшипник скольжения; 8 - валик; 9 - сверло; 10 - цанга; 11 - гайка). Предназначена для сверления отверстий малого диаметра. Ведущий валик 8 выполнен как одно целое с ведущим зубчатым колесом и опирается на подшипник скольжения 7 и упорный подшипник 6. Для всех шпинделей использован общий упорный подшипник 5. Для уменьшения трения между кольцом этого подшипника и шпинделями в выточках зубчатых колес 2 помещены на закаленных опорах 3шарики 4. Сверла 9 крепятся при помощи цанг 10 гайками 11. Боковая площадка П на хвостовике сверла предохраняет сверло от проворачивания.
Базирование заготовки осуществляется в кондукторе с центрованием по боковой поверхности точка 3, упором на две неподвижные опоры 5,4 и прижимом с помощью пневматического привода в точках 1 и 2. На рисунке 2 представлена условная схема базировании детали при установке.

Рисунок.1. – Схема базирования

Деталь устанавливается опорной поверхностью на установочную плиту.
 
2 Разработка принципиальной схемы приспособления
На рисунке 3 представлена принципиальная схема шестишпиндельной головки для обработки отверстий


Рисунок 3 – Принципиальная схема двухшпиндельной головки.

Данная многошпиндельная головка крепится к фланцу гильзы шпинделя сверлильного станка 2Т – 140. Вращение от ведущего валика (главное колесо г.к.) и закрепленной на нем шестерни (ведущие колесо в.к) передается одновременно трем рабочим шпинделям. Таким образом происходит сверление одновременно двух отверстий.
Общий вид преспособления представлен на рис. 4.


Рисунок 4. Сборочный чертеж шестишпиндельной головки