Наиболее совершенными из применяемых в металлообрабатывающей промышленности копировальных фрезерных станков являются автоматы фирмы Келлер.
Фрезерные станки Келлера применяются для обработки всевозможных деталей, имеющих сложные очертания, например, судовых винтов и различных штампов для автотракторной промышленности.
Работа автоматов Келлера основана на копировании заранее изготовленного шаблона при помощи специального электрического устройства.
Предлагаемый копировальный автомат дает возможность производить те же самые производственные операции, что и станок Келлера, но выгодно отличается от последнего простотой механической конструкции.
Принципиальная электромеханическая схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1 и 2 чертежа в двух вариантах.
Как видно из чертежа, предлагаемое устройство применено для управления обычным горизонтальным фрезерным станком.
Стол станка может перемещаться в горизонтальной плоскости в продольном и поперечном направлении при помощи винтов, приводимых в движение электродвигателями ДПП и ДГП.
Супорт станка может перемещаться по вертикальной колонне при помощи винта и двигателя ДВП. Двигатели подач получают питание от отдельных генераторов, соответственно ГПП, ГГП и ГВП. Благодаря этому регулирование числа оборотов двигателей может быть осуществлено в широких пределах и отпадает необходимость в каких-либо коробках скоростей. Для автоматической работы по шаблону с супортом станка жестко скрепляется копировальное приспособление, обозначенное буквой S.
Главной частью копировального приспособления являются реактивные катушки Х1 и Х2 с железными сердечниками, между которыми помещается якорек Я из мягкого железа. Катушки Х1 и Х2 и сопротивления R1 и R2 образуют мостик, в одну диагональ которого включено сопротивление R3.
Работу на станке нужно начать с замыкания рубильника Р0, который служит для пуска в ход двигателя АД, вращающего генераторы подачи. Кроме этого, через рубильник Р0 включается трансформатор Т1 питающий тиратроны L2, L3, L4, и подается напряжение на меднозакисный выпрямитель В, питающий обмотки возбуждения ШДПП, ШДГП, ШДВП двигателей и реле схемы. Концы Н1, Н2 цепей накала тиратронов присоединены к одноименным зажимам одной из вторичных обмоток трансформатора T1.
После того, как прогреются тиратроны, включаются рубильники Р2, Р3, Р4 в анодных цепях тиратронов.
Если копир К не достает до шаблона, то пружина П притягивает якорек Я к катушке X1. В результате индуктивное сопротивление Х1 увеличивается, а сопротивление Х2 уменьшается. Изменение сопротивлений нарушает равновесие мостика и на сопротивлении R3 создается некоторая разность напряжений.
Если теперь включить рубильник Р5, то на сетку тиратрона L4 будет подано положительное напряжение, вследствие чего тиратрон зажжется и замкнет цепь половины обмотки возбуждения ШГПП генератора поперечной подачи. Одновременно с включением генератора ГПП начнется вращение двигателя поперечной подачи. Поперечная подача будет продолжаться до тех пор, пока копир не упрется в шаблон. При дальнейшем перемещении стола якорек Я займет среднее положение, положительное напряжение с сетки тиратрона L4 будет снято и поперечная подача прекратится.
Включение вертикальной подачи осуществляется нажимом кнопки "вверх" или "вниз". Допустим, что нажата кнопка "вниз". При этом включится реле 1 и, сработав, замкнет блокировочные контакты в собственной цепи и контакты в анодной цепи тиратрона L2. Так как на сетку тиратрона L2 подано положительное напряжение через сопротивление R8, то он зажжется, замкнув при этом цепь одной из половин обмотки возбуждения ШГВП генератора вертикальной подачи. Если шаблон имеет форму, соответствующую показанной на фиг. 1, то с началом вертикальной подачи "вниз" якорек Я начнет приближаться к Х2. На сетку тиратрона L3 подается положительный потенциал.
Тиратрон L3 зажигается и включает поперечную подачу "назад", которая отводит шаблон от копира.
Протекание анодного тока тиратрона L3 по сопротивлению R4 вызывает в последнем добавочное падение напряжения, которое увеличивает отрицательный потенциал на сетке тиратрона L2, и последний тухнет, прекращая питание обмотки возбуждения генератора вертикальной подачи. Поперечная подача "назад" будет продолжаться до тех пор, пока якорек Я не займет среднего положения, после чего тиратрон L3 потухнет, а тиратрон L2 зажжется.
Таким образом, при движении копира по криволинейной поверхности будет иметь место попеременное включение вертикальной и поперечной подач. Частота включений будет зависеть от скоростей подачи и от величины перемещения ΔS копира К, необходимой для зажигания тиратронов.
Опыты, произведенные автором, показали, что величина ΔS может быть равна 0,02-0,05 мм и число переключений подач в этом случае изменяется от 10 до 20 в секунду, в зависимости от скорости подач. Вследствие инерции магнитного потока напряжения генераторов, а следовательно, и скорости двигателей не успевают изменяться до конечных значений в моменты выключений и пауз, а колеблются около какого-то среднего значения, обусловленного соотношением времени включения и пауз.
В результате при движении копира по криволинейной поверхности шаблона двигатели поперечной и вертикальной подачи все время вращаются, но с разными и колеблющимися скоростями. Вследствие вышеизложенного фреза будет вырезать из заготовки фигуру, соответствующую шаблону, но с волнообразной поверхностью, причем величина волн будет равна ΔS и следовательно, равна 0,02-0,03 мм. Столь малая величина погрешности в большинстве случаев не играет никакой роли. Перемещение супорта "вниз" ограничивается конечным выключателем KBH. Последний, замкнувшись, включает реле 3. Одна пара контактов реле 3 включает реле 4, подготовив тем самым подачу "вверх", а вторая пара замыкает цепь питания реле 6. Реле 6 выключит обмотку возбуждения вертикальной подачи и замкнет цепь питания горизонтальной подачи. Одновременно с винтом горизонтальной подачи будет поворачиваться шайба 0.
Горизонтальная подача будет продолжаться до тех пор, пока контакт Н не сойдет с зубца шайбы 0. Как только это произойдет, разомкнется цепь реле 5, а следовательно, и реле 6. Реле 6 выключит горизонтальную подачу и включит вертикальную "вверх". В верхнем крайнем положении картина повторится, но вместо реле 3 будет включено реле 2.
Чем больше зубцов на шайбе 0, тем больше будет проходов фрезы при обработке одной и той же детали и тем точнее будет обработка.
Если обрабатываемая деталь не подвергалась предварительной обработке, то в большинстве случаев бывает невозможно обработать ее за один прием вследствие получающейся большой глубины резания. Тогда можно ограничить глубину резания, выключив при достаточном углублении фрезы рубильник Р5. В этом случае при первоначальной обработке часть углублений детали остается не обработанной и придется обработку детали производить за два-три приема, каждый раз ограничивая углубление фрезы. Помимо этого, при промышленном проектировании схемы должно быть предусмотрено автоматическое регулирование скорости подачи, в зависимости от нагрузки главного двигателя. Этот вопрос в достаточной степени хорошо разработан и поэтому в данном случае на нем излишне останавливаться.
Подобно автоматам Келлера, станок, оборудованный предлагаемым устройством, может быть легко приспособлен для обработки сложных контуров плоских фигур.
Принципиальная электромеханическая схема устройства для этого случая дана на фиг. 2.
Копировальное устройство в этой схеме состоит из двух мостиков, управляющих вертикальной и горизонтальной подачами. Мостики настраиваются при помощи потенциометров R1 и R2 таким образом, что они находятся в равновесии при одинаковых расстояниях от железного диска а до сердечников катушек Х1, Х2, Х3, Х4. Необходимое направление подачи задается грубо положением пружины П, которая отклоняет стержень С от центрального положения, нарушает равновесие того или иного мостика и вызывает, тем самым, соответствующую подачу.
Направление заданной подачи может изменяться поворачиванием кольца КП, к которому прикреплена пружина П. Мостики должны быть соединены с тиратронами L1, L2, L3, L4 таким образом, чтобы направление заданной подачи соответствовало обратному направлению натяжения пружины. При движении копира по шаблону на заданную подачу накладывается вторая подача, вызванная давлением шаблона на копир и стремящаяся отвести копир от шаблона.
Включение второй подачи будет прерывистым, и частота включения будет зависеть от контура шаблона.
Для правильной работы станка необходимо, чтобы направление заданной подачи составляло острый угол с касательной к контуру шаблона в данной точке. Поэтому, при резких изменениях контура шаблона должно изменяться и направление заданной подачи; так, например, при обработке детали по шаблону, изображенному на фиг. 2, необходимо изменять это направление в точках А, В и С. При промышленном проектировании схемы, для данного станка может быть предусмотрен легкий переход от схемы по фиг. 1 к схеме по фиг. 2. Кроме этого могут быть разработаны вопросы защиты двигателей и ручного управления станком путем нажима соответствующих кнопок. Решение этих вопросов в настоящее время не может вызвать затруднений и поэтому излишне на них останавливаться.
Устройство для автоматического управления копировально-фрезерным станком, в котором применено копировальное приспособление, управляющее вспомогательной цепью электрического привода, отличающееся тем, что для воздействия копира на цепь возбуждения генераторов ГПП и ГВП системы Леонарда, питающих в отдельности двигатели ДПП - поперечной подачи и ДВП - вертикальной подачи, применены реактивные катушки Х1 и Х2, имеющие общий якорь, связанный механически с копиром K, и составляющие с сопротивлениями мост, в диагональ которого включена цепь сеток тиратронов, управляющих возбуждением генераторов.
