В подавляющем большинстве случаев для обработки корпусных деталей необходимо значительное количество разнообразных режущих инструментов. Для их размещения на станке используются различные инструментальные магазины — дисковые, барабанные и цепные. Дисковые (рис. 2.58, а) служат для размещения сравнительно небольшого числа инструментов, обычно не более 30. Барабанные отличаются от дисковых способом размещения инструментов и конструктивным исполнением. Цепные магазины имеют большую емкость (60...100 инструментов и более) и могут быть вертикальными (рис. 2.58, б), горизонтальными (рис. 2.58, в), наклонными, прямоугольными, треугольными, квадратными (рис. 2.58, г) и более сложной (рис. 2.58, д, е) формы. Это обеспечивает компактность и возможность легкого доступа к магазину для загрузки инструментов. Используются также многоярусные дисковые и барабанные магазины большой емкости (рис. 2.58, ж), имеющие, однако, значительные габариты и сложную конструкцию.

Одна из особенностей автоматизированного оборудования — автоматическая смена инструмента. Она осуществляется с помощью устройств, передающих инструмент из магазина-накопителя в шпиндель станка и обратно.

Из всех конструкций устройств автоматической смены инструмента наиболее простой является конструкция с инструментальным магазином,установленным на шпиндельной головке. В этом случае отсутствует инструментальный автооператор, и используются магазины дискового или револьверного типа.

На рис. 2.59, а показана схема работы устройства многоцелевого станка для автоматической смены инструмента с дисковым магазином на 15 инструментов. Смена инструмента и транспортирование его из магазина в посадочное гнездо шпинделя осуществляются осевым перемещением шпинделя. Инструменты устанавливаются в магазине в соответствии с последовательностью обработки детали.

Перед установкой очередного инструмента шпиндель находится в верхнем положении над магазином соосно с закрепленным в нем посредством фиксаторов блоком инструмента. При опускании шпинделя вниз конус втулки входит в гнездо шпинделя и автоматически закрепляется. В рабочем положении шпиндель проходит через отверстие магазина. После выполнения очередного перехода шпиндель поднимается в верхнее положение и инструмент входит в отверстие магазина (позиция I). При дальнейшем перемещении шпинделя втулка с инструментом раскрепляется и удерживается в магазине фиксаторами (позиция II). После того как шпиндель поднимется в крайнее верхнее положение, магазин поворачивается в положение, при котором гнездо со следующим инструментом устанавливается соосно со шпинделем (позиция III). Шпиндель опускается вниз, захватывая инструмент из магазина, закрепляет его и перемещается к обрабатываемой заготовке для выполнения очередного перехода.

Магазин 1 револьверного типа (рис. 2.59, б)устанавливается на шпиндельной бабке таким образом, что один из инструментов 3 магазина будет соосным со шпинделем 2 станка. Шпиндель станка, передвигаясь вдоль оси, захватывает инструмент из магазина и перемещает его в зону резания. При обратном ходе шпинделя инструмент отсоединяется от него и закрепляется в магазине. После этого магазин поворачивается по заданной программе в требуемую позицию так, что очередной инструмент располагается соосно со шпинделем станка. В магазинах такого типа устанавливается 12... 16 инструментов.

Чтобы разместить инструментальный магазин вне рабочей зоны станка, его поднимают над шпиндельной бабкой или выносят в сторону от нее, а иногда устанавливают на отдельную стойку. Во всех этих случаях оси инструментов в магазине и шпинделе не совпадают, но могут быть параллельными между собой. Такое размещение требует дополнительного движения, необходимого для совмещения осей сменяемого инструмента и шпинделя. При горизонтальной оси шпинделя (рис. 2.60, а) магазин 1 размещают на вертикальных направляющих стойки над шпиндельной бабкой 2. Дисковый магазин 1 опускается и свободным гнездом-вырезом захватывает оправку сменяемого инструмента, которая перед этим автоматически раскрепляется. Вслед за этим ползун магазина перемещается вдоль оси шпинделя 3, и оправка с инструментом остается в гнезде магазина. Затем магазин поворачивается для поиска следующего инструмента. После совмещения нового инструмента со шпинделем следует ход вперед ползуна магазина, и инструментальная оправка закрепляется в отверстии шпинделя. Магазин поднимается за пределы рабочей зоны, шпиндель быстро подводится к заготовке. При вертикальном шпинделе в ряде конструкций станков предусмотрен быстрый подвод шпиндельной бабки 2 из рабочей позиции до совмещения осей шпинделя 3 и отверстия в магазине 1 (рис. 2.60, б). Остальные движения аналогичны рассмотренным выше.

Во многих случаях потребная емкость магазина составляет 20...60 инструментов, а иногда более 100. В этом случае станок комплектуется инструментальным автооператором.

Существуют две принципиальные схемы работы автооператоров:

· 1) с вращательным и двумя поступательными перемещениями;

· 2) с вращательным и поступательным перемещением.

В первой схеме (рис. 2.61, а) автооператор 1 совершает ход снизу вверх, захватывает оправку инструмента, находящегося в гнезде, и вытаскивает ее, перемещаясь вдоль оси инструмента. Инструмент, находящийся в шпинделе, запирается захватом при перемещении корпуса (каретки) автооператора вниз. Затем автооператор ходом вдоль оси шпинделя вытаскивает отработавший инструмент. Поворотом автооператора вокруг своей оси на 180° к шпинделю подводится сменяемый инструмент. Ходом вдоль оси инструмент «заталкивается» в шпиндель, где автоматически закрепляется. После этого каретка автооператора передвигается вверх, перемещая отработавший инструмент в магазин 2.

Во второй схеме (рис. 2.61, б) автооператор 1 совершает только одно поступательное перемещение. При смене инструмента он, поворачиваясь вокруг горизонтальной оси, одновременно захватывает инструменты из магазина 2 и шпинделя, а затем ходом вдоль оси вытаскивает их, поворотом на 180° меняет местами и вставляет в магазин и шпиндель. Цикл смены заканчивается поворотом автооператора в горизонтальное (нейтральное) положение, при котором он не мешает повороту магазина и вертикальному перемещению шпиндельной бабки.

На рис. 2.62 показана последовательность работы такого автооператора. Блок инструмента 4 установлен в шпинделе станка, а блок 1 — в гнезде магазина. Поворотный двухзахватный оператор 2 снабжен двумя вырезами с подпружиненными плунжерами (держателями) 3. Автооператор может вращаться вокруг своей оси и перемещаться вдоль нее. При смене инструмента автооператор поворачивается по часовой стрелке на 90°. При этом держатели А и В входят в канавки оправок инструментов, установленных в шпинделе и магазине соответственно. После того как зажимной механизм шпинделя освободит оправку, автооператор, перемещаясь в осевом направлении, выводит оправки из гнезд шпинделя и магазина и затем поворачивается на 180°. При этом отработавший инструмент устанавливается соосно с гнездом магазина, а новый инструмент — соосно с гнездом шпинделя. При перемещении оператора в осевом направлении инструменты с оправками устанавливаются в гнезда шпинделя и магазина. После закрепления оправок оператор поворачивается в исходное положение. Такие автооператоры широко применяются в автоматических устройствах для смены инструмента с дисковыми инструментальными магазинами, расположенными на шпиндельной бабке, цепными магазинами, а также для загрузки инструмента в шпиндель станка из гнезда промежуточных транспортных устройств — перегружателей инструментов.

При использовании автооператоров оси инструментов и шпинделя могут быть параллельны и расположены по горизонтали (рис. 2.63, а) или вертикали (рис. 2.63, б), а также размещаться перпендикулярно друг к другу.