RU40934U1

RU40934U1 - Многофункциональный обрабатывающий узел

Info

Publication number: RU40934U1
Application number: RU2004109610/22U
Authority: RU
Inventors: В.И. Шустов; В.В. Зубков; К.Е. Шкинёв
Original assignee: Открытое акционерное общество "Станкон"
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2004-10-10

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к станкостроению, а именно - к станкам токарной группы и может быть использована на универсальных токарных станках, станках с оперативной системой управления и станках с числовым программным управлением.Сущность технического решения заключается в том, что в многофункциональном обрабатывающем узле, содержащем основание с закрепленным на нем подвижно инструментальным блоком, привод инструментального блока с элементами передачи вращения обрабатывающему инструменту и датчиками положения инструментального блока относительно обрабатываемой заготовки инструментальный блок установлен на основании через дополнительные поворотную и неповоротную круговые платформы, инструментальный блок снабжен шпинделем с установленной; на нем планшайбой и сопряженными со шпинделем фиксатором и датчиком углового положения шпинделя, на торце планшайбы выполнен ряд радиальных Т-образных пазов, а по периферии планшайбы выполнен ряд соответствующих радиальным пазам лысок, которые также снабжены Т-образными пазами. Кроме того, в нем задний торец шпинделя снабжен рядом отверстий, размещенных на одном диаметре через 30 градусов угловых по образующей торца шпинделя.В радиальные пазы планшайбы могут быть установлены обрабатывающие инструменты различного назначения для токарной обработки, а конструкция шпинделя позволяет закреплять в нем инструмент для операций сверления, фрезерования, шлифования при установке на шпиндель патронов с необходимым количеством зажимных кулачков стандартного ряда.Привод многофункционального обрабатывающего узла может быть сопряжен с системами операти

Description

Предлагаемая полезная модель относится к станкостроению, а именно - к станкам токарной группы и может быть использована на универсальных токарных станках, станках с оперативной системой управления и станках с числовым программным управлением (ЧПУ) в процессе их модернизации или новом изготовлении.

Большинство деталей общепромышленного назначения, такие как валы, зубчатые колеса, фланцы, валки, корпусные детали, задвижки, диски автомобильных колес и т.д. требуют для своей комплексной обработки применения токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных, расточных операций, когда деталь неподвижно закреплена или вращается в патроне В условиях крупных предприятий этот процесс осуществляется путем разработки соответствующих технологических процессов с применением раздельного оборудования, выполняющего вышеперечисленные операции, например так, как предлагается фирмой «SEMPUCO» [1]. Многофункциональные узлы, предлагаемые фирмой, представляют собой автономные блоки, которые предназначены для расширения технологических возможностей металлообрабатывающих станков, в том числе - токарных. Блоки могут быть установлены на ползушке станка, снабжаются индивидуальным приводом и инструментальным магазином с возможностью передачи к нему вращения от привода (например, модель SKH-NC4) и снабжены датчиком положения инструментального блока относительно обрабатываемой заготовки, (модель 8К8-МС2).Аналогичое техническое решение предлагает фирма «PARKSON», например, модель NO.PAR-250 [2]. Известные многофункциональные узлы, тем не менее, обладают ограниченными возможностями установки по координатам, сложной компоновкой и переналадкой обрабатывающих инструментов, применяемых при смене заготовки, направления или характера обработки заготовки.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ УЗЕЛ

В настоящее время в станках токарной группы, включая станки с оперативной системой управления и станки с ЧПУ применяются в основном инструментальные узлы, представляющие собой револьверные головки, размещаемые на ползушке (поперечной плите суппорта) станка. Циклограмма работы головки (например, в станке с ЧПУ) заключается в том, что команды на смену позиции, подъем вращающегося диска с инструментально-технологическими блоками, поворот диска на фиксированную позицию, прижим вращающегося диска к неподвижной базе, включение в работу необходимого инструмента производится по жестко заданной программе, что не всегда оправдано технологически и в большинстве случаев необходимо в серийном производстве однотипных деталей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является разработка фирмы SUHNER (Италия) [3], представляющаяся унифицированным узлом для металлообрабатывающего станка, в том числе, токарного.

Недостатками известные инструментальных узлов являются:

- сложность конструкции и, как следствие, недостаточная надежность в работе, требование к высококвалифицированному обслуживанию, трудоемкость изготовления элементов головок для достижения требуемой долговременной точности фиксации на рабочей позиции;

- нестабильность размеров поверхностей в обрабатываемой партии деталей из-за случайных погрешностей, возникающих в процессе реализации цикла поворотов по причинам попадания стружки в зону фиксаций дисков, износа их торцевых зубьев, нестабильность силы прижима дисков электродвигателем, в результате чего; обработка деталей по второму классу точности в большинстве случаев становится невозможной;

- отсутствие возможности одновременной обработки поверхностей деталей в режиме многорезцовой наладки;

- конструкции головок в режиме «ФЗ» не позволяют размещать режущие инструменты, требующие вращения, для осуществления операций сверления,

фрезерования, расточки, шлифования, а режиме Ф4 - ограниченные возможности их применения по числу позиций и диапазону действия.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в известном многофункциональном обрабатывающем узле, содержащем основание с закрепленными на нем инструментальным блоком, привод инструментального блока с элементами передачи вращения обрабатывающему инструменту и датчиками положения инструментального блока относительно обрабатываемой заготовки, в нем инструментальный блок установлен на основании через дополнительные поворотную и неповоротную круговые платформы, инструментальный блок снабжен шпинделем с установленной на нем планшайбой И сопряженными со шпинделем фиксатором и датчиком углового положения шпинделя, причем на торце планшайбы выполнен ряд радиальных Т-образных пазов, а по периферии планшайбы выполнен ряд соответствующих радиальным разам лысок, которые также снабжены Т-образными пазами.

Предлагаемый многофункциональный обрабатывающий узел показан на чертежах, где:

- на Фиг.1 показан вид в плане на узел и станок в целом;.

- на фиг.2 показан вид на узел в сечении А-А фиг.1;

- на фиг.3 показан вид на узел по стрелке В фиг.1;

- на фигурах 4-9 показаны варианты технологического использования предлагаемого технического решения.

Многофункциональный обрабатывающий узел (МОУ) содержит корпус 1, соорентированный на поворотном столе 2 с помощью базирующего штифта 3 и закрепленный на 1нем винтом 4. Поворотный стол 2 прикреплен к поперечной плите суппорта (ползушке) станка 5 винтами 6. В корпусе 1 размещен шпиндель 7 с планшайбой 8. Шпиндель 7 через зубчатые колеса 9 и 10 приводтся во вращение от двигателя постоянного тока 11. Угловое положение шпинделя определяется сопряженным с ним датчиком углового положения 12 и фиксируется управляемым от гидроцилиндра 13 фиксатором 14. Работа

двигателя 11, датчика 12, гидроцилиндра 13, фиксатора 14 управляется системой ЧПУ базового станка (если таковая имеется).В торце планшайбы профрезеровано несколько рядов Т-образных пазов 15, проходящих через центр, а по периферии выполнены лыски 16, образующие посадочные плоскости для размещения режущих инструментов как в технологических блоках, так и без них. На фиг.2 и 3 показаны варианты возможного расположения и закрепления режущих инструментов для токарной обработки деталей с базированием по лыскам блок 17, блок 18 с базированием по Т-образным пазам. Позиции 19 и 20 показывают расположение и закрепление режущих инструментов без технологических блоков с направлением их вершин от центра планшайбы с регулировкой их по вылету упором 21, а позиция 22 - с направлением вершины к центру планшайбы. Позиция 23 показывает возможность расположения инструмента внутри Т-образного паза с направлением его вершины параллельно оси шпинделя.

При больших перепадах диаметров обрабатываемых поверхностей деталей возможно расположение нескольких режущих инструментов в одном ряду - поз.24, 25. Режущие инструменты - сверла, развертки, фрезы шлифовальные круги др. располагаются в специальных борштангах 26 с базированием по конусу шпинделя, зажимаются пневмоцилиндром 27 через тягу 28 и дополнительно зафиксированы от проворота шпонкой 29. В заднем торце шпинделя 7 на одном диаметре через 30 градусов угловых равномерно просверлены отверстия 30 для установки углового положения шпинделя фиксатором 14. В этом случае при одном и том же шпинделе при восьмипозиционной планшайбе программирование углов выхода необходимого инструмента в рабочую позицию от нулевой метки углового датчика будет кратным 30 градусов угловых, при 4-х позиционной планшайбе - 90 градусов угловых, а при 12-ти позиционной планшайбе - 30 градусов угловых. Для расширения технологических возможностей МОУ и станка в целом его посадочный наружный конус шпинделя и наружный конус базового шпинделя унифицированы, что позволяет, в некоторых случаях, менять местами расположение патрона базового станка и планшайбы МОУ между собой. Для

обработки деталей, отличающихся от тел вращения - типа вилок, корпусных деталей или при проведении некоторых ремонтных операций МОУ снимается с поворотного патрона, а обрабатываемая деталь в приспособлении или без него крепится в его Т-образных пазах, а необходимые режущие инструменты располагаются в борштангах 26 шпинделя базового станка.

Таким образом, в зависимости от конструкции обрабатываемой детали (тела вращения или корпусные детали), состояния их в процессе обработки (неподвижные или с вращением), расположения детали в процессе обработки (в зажимном патроне или на поворотном столе), вида закрепления (в патроне или в центрах), требований технологических переходов или операций (токарные, шлифовальные, сверлильные, резьбонарезные и т.д.) МОУ имеет несколько режимов работы, а именно:

1. Планшайба с режущими инструментами вращается непрерывно от собственного двигателя 11, при выведенном фиксаторе 14 и перемещается под любым углом к оси обрабатываемой детали вместе с подвижными органами станка - кареткой (координата Z) и ползушкой (координата X) от имеющихся приводов базового станка 31 и 32, управляемых от ЧПУ, без использования координаты С.

2. Планшайба вращается и перемещается по координатам Х и Z с использованием координаты С, функционально связанной с перемещением от системы ЧПУ базового станка;

3. Планшайба с режущими инструментами работает с поворотом на запрограммированный угол от «0» метки углового датчика 12 и стопорится фиксатором

4. Последовательная работа по п.п.1-3

5. Планшайба устанавливается на поворотном столе под любым углом.

6. Планшайба МОУ может устанавливаться на базовом шпинделе станка вместо зажимного патрона, а патрон на место планшайбы 7. В торцевой плоскости планшайбы в Т-образных пазах могут закрепляться детали, отличающиеся от тел вращения.

7. МОУ может быстро сниматься с поворотной платформы для закрепления на нем деталей, отличающихся от тел вращения.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.

Пример №1

Требуется обработать конец вращающейся или не вращающейся трубы (Фиг.4) с одновременным получением элементов контура Э₁- обработка наружной фаски, Э₂ - обработка торца, Э₃ - обработка внутренней фаски.

Для обработки указанных элементов выбираются соответствующие резцы (Р₁-Р₃) и настраиваются в различных пазах 15, выполненных в торцевой части планшайбы 8 на расстоянии R₁-R₃ от оси планшайбы и линейной разности их взаимного расположения в конце хода. (Способ выставки резцов при помощи специального приспособления, разработан и в данном описании не приводится). После совмещения оси шпинделя обрабатывающего узла с осью трубы и вывода фиксатора 14 включается двигатель продольной подача базового станка и обрабатывающий узел перемещается по оси Z. При достижении наиболее удаленной точки в контуре обработки подача отключается и обрабатывающий узел отводится из зоны обработки. Время обработки всех I элементов детали равно времени обработки наиболее удаленного элемента Э₁, что значительно повышает производительность обработки по сравнению с последовательным вводом резцов в работу.

Пример №2.

Труба вращается, при этом дополнительно к элементам Э₁-Э₃ требуется нарезать коническую или цилиндрическую резьбы (элемент 34). При этом порядок работы обрабатывающего узла следующий:

- обрабатываются элементы Э₁-Э₃ аналогично описанному в примере №1;

- по запрограммированной команде датчика 12 шпиндель устанавливается на отметку «О», программируется угол поворота шпинделя с целью вывода резьбового резца Р4, размещенного на периферии планшайбы 8, в рабочую позицию; включается гидроцилиндр 13 с фиксатором 14, программируется обработка резьбы с выходом в начало программы.

Пример №3.

Требуется нарезать трапециидальную резьбу вихревым способом (см. Фиг.5). Из приведенного эскиза видно, что режущие инструменты располагаются по периферии планшайбы 8 и настроены на всю глубину резьбы. При этом планшайба вращается и перемещается, деталь также вращается (осуществляется режим внешнего фрезерования), при необходимости шлифования резьбы устанавливается соответствующий шлифовальный инструмент И

Пример №4.

Требуется произвести обточку вала малого диаметра на проход (Фиг.6). Для данной операции обрабатывающие инструменты размещаются в технологических блоках или без них в торцовой части планшайбы и направлены к оси обрабатываемой детали, осуществляя режим бесцентровой обработки.

Пример №5

Требуется обработать внецентральные отверстия (см. Фиг.7) в детали, закрепленной в базовом шпинделе. Режущие инструменты располагаются в коническом отверстии планшайбы МОУ. Ползушка перемещается до пересечения с угловым положением оси обрабатываемого отверстия детали, при этом шпиндель базового станка затормаживается, планшайба МОУ вращается и перемещается вдоль обрабатываемого элемента детали.

Пример №6.

Требуется соосно расточить отверстия 2 и 3 в корпусной детали (см.фиг.8). Для этого МОУ снимается с поворотного стола. Деталь 1 устанавливается и закрепляется в его Т-образных пазах. Настроенным на размер резцом обрабатывается отверстие 2, затем стол поворачивают на 180 градусов угловых и обрабатывают отверстие 3.

Пример №7

Дополнительно к токарной обработке вала может возникнуть необходимость; выполнения шпоночного паза 1, нарезания шлицев 2 и радиального сверления отверстия 3 (см. фиг.9). Поворотный стол

поворачивается на 180 градусов угловых от его базового положения. Соответствующие режущие инструменты в борштангах устанавливаются последовательно в шпиндель МОУ. Датчиком углового положения находят рабочее положение детали. В процессе обработки детали шпиндель базового станка стопорится.

Из рассмотренных примеров видно, что предлагаемая полезная модель обладает многофункциональностью, ее можно устанавливать на универсальные станки, станки с ЧПУ и станки с оперативным управлением, что превращает названные; станки в металлообрабатывающие центры, а применение предлагаемой полезной модели для обработки деталей типа труб, муфт, колец подшипников и т.д. позволяет создавать новые технологии обработки деталей со значительной экономией трудозатрат, повышением производительности и качества. Многофункциональный обрабатывающий узел может найти широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, особенно на малых и средних машиностроительных предприятиях.

Предлагаемое техническое решение конструктивно значительно проще известных устройств аналогичного назначения, его изготовление может быть освоено с незначительными материальными затратами, что предполагает устойчивый спрос на рынке станков и инструмента.

Библиография.

1. Каталог продукции фирмы «Sempuco». Ahwendungsbeispiele Rundnsche, Werkzeugmaschinenfabrik GmbH, Reichenbacher Snrase 69, D-07963 Greiz.

2. Каталог продукции фирмы «Parkson wu indusnrial со., LTD», узлы серий PAR,VLHI,PARP2.

3. Экспонат фирмы Suhner (Италия) на выставке 11. ЕМО, Милан, 1996 г.

Claims

1. Многофункциональный обрабатывающий узел, содержащий основание с закрепленным на нем подвижно инструментальным блоком, привод инструментального блока с элементами передачи вращения обрабатывающему инструменту и датчиками положения инструментального блока относительно обрабатываемой заготовки, отличающийся тем, что в нем инструментальный блок установлен на основании через дополнительные поворотную и неповоротную круговые платформы, инструментальный блок снабжен шпинделем с установленной на нем планшайбой и сопряженными со шпинделем фиксатором и датчиком углового положения, причем на торце планшайбы выполнен ряд радиальных Т-образных пазов, а по периферии планшайбы выполнен ряд соответствующих радиальным пазам лысок, которые также снабжены Т- образными пазами.

2. Многофункциональный обрабатывающий узел по п.1, отличающийся тем, что в нем задний торец шпинделя снабжен рядом отверстий, размещенных на одном диаметре через 30° угловых по образующей торца шпинделя.