Револьверная головка

Полезная модель относится к станкам, в частности к сверлильным станкам, приспособленным для использования револьверной головки.
В револьверной головке помещают несколько инструментальных шпинделей или оправок для инструментов. Смена инструментов на рабочей позиции станка осуществляется путем ее поворота. Револьверные головки могут иметь 4, 5, 6, 12, 16 позиций (граней).
Достоинства револьверных головок состоит в простоте конструкции, небольших временных затратах на смену инструмента (от 2 до 3 сек.).
Револьверными головками оснащают токарные автоматы, агрегатные станки, токарные, вертикально-сверлильные и вертикально-фрезерные станки с ЧПУ.
Для поворота револьверной головки применяются электрический, гидравлический, пневматический источники энергии и их комбинации. В состав привода поворота могут входить: двигатель (электрический, гидравлический, пневматический), передаточный механизм (зубчатая или червячная передача) и делительный механизм (кулачковый, мальтийский, зубчато-рычажный в сочетании с гидроцилиндром. Делительные механизмы обеспечивают поворот револьверной головки на определенный постоянный угол и обычно применяются в станках, работающих по жесткой программе в массовом производстве (https://studopedia.ru/8_91915_revolvernie-golovki.html)
Револьверная головка без остановки и переналадки вертикально-сверлильного станка при последовательном повороте инструментов позволяет выполнить различные виды обработки отверстия: сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы и цекование торцов.
До появления автоматического управления станками время, необходимое для смены инструментов в ходе производственного процесса, не имело особого значения, так как из общего времени цикла операций позиционирование и установка инструмента занимала небольшую часть. Кроме того, поскольку станок управлялся вручную, всегда был оператор, который мог менять инструменты в процессе работы станка.
С момента введения автоматического управления работой станков позиционирование и установка инструмента стали занимать большую часть времени, затрачиваемого на ручную операцию, в результате чего время, затрачиваемое на смену инструмента, стало значительным как доля общего времени рабочего цикла.
Для максимального использования преимуществ повышенной скорости работы инструмента, существует множество устройств смены инструмента различной сложности, которые обычно используют инструментальный магазин, но они по своей сути сложны из-за количества предусмотренных рабочих частей. Как минимум необходим двигатель и передаточный механизм (см. патенты ЕР 1839806 А1, GB1501933, US3406607, US3564943, US2011319239, РФ 58189, РФ №82688 и другие публикации в сети интернет:
https://studopedia.ru/25_114066_mnogoshpindelnie-i-revolvernie-sverlilnie-golovki.html (рис. 8),
https://m-ser.ru/articles/tekhnologiya_obrabotki_na_sverlilnykh_stankakh_i_osnastka/ (рис. 10))
Из этого следует, что такие автоматические устройства смены инструмента настолько дороги, что, если их применить к небольшому автоматическому станку, устройство смены инструмента может стоить больше, чем станок, который выполняет работу.
Следствием этого является то, что для мелких фирм до настоящего времени сохраняет актуальность повышение производительности обработки отверстий на сверлильных станках с ручной сменой инструмента.
Известна шпиндельная бабка станка с автоматической сменой инструмента. содержащая установленный на корпусе шпинделя с возможностью перемещения в направляющих инструментальный магазин с гнездами, ось одного из которых совмещена с осью шпинделя, и установленные в гнездах инструменты с коническими хвостовиками и фиксаторными углублениями, а также размещенные в гнездах фиксаторы (см. а.с. СССР №1255372, МПК B23Q 3/157 от 1986 г.).
Недостатком известного решения является невозможность его применить на широко распространенных сверлильных станках с ручным управлением.
Известно устройство револьверной головки механизма смены инструмента, основание которой закреплено на конце вертикального шпинделя и поддерживает вал револьверной головки, расположенный под углом 45 градусов по отношению к шпинделю. Револьверная головка, на которой установлены инструменты, закреплена на одном конце револьверного вала. И она и инструменты сконфигурированы так, что один активный инструмент будет соосен со шпинделем, а коническая шестерня установлена на конце револьверного вала (см. патент US 4741078 A, B23B39/20, 03.05.1988 г.) Данное решение принято в качестве наиболее близкого прототипа.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью создание простой в использовании револьверной головки и обеспечение ручной смены требуемого инструмента оператором.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в упрощении использования револьверной головки, которая, обладая точным позиционированием всех инструментов позволяет значительно увеличить производительность, быстро и точно обрабатывать различные отверстия, разгружая от простых операций дорогие фрезерные станки и обрабатывающие центры в штучном и серийном производстве. Конструкция револьверной головки позволяет при изменении размера присоединительной к шпинделю втулки устанавливать ее практически на любые сверлильные станки.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что разработана револьверная головка механизма смены инструмента станка, содержащая неподвижный полукорпус и соединенный с ним поворотный полукорпус, снабженный несколькими инструментальными шпинделями, при этом поворотный полукорпус выполнен с возможностью поворота вокруг оси, закрепленной в неподвижном полукорпусе, с обеспечением поочередного размещения инструментальных шпинделей в рабочем положении вдоль продольной оси неподвижного полукорпуса, механизм сопряжения со шпинделем станка и механизм блокировки поворотного полукорпуса, в соответствии с полезной моделью механизм сопряжения со шпинделем станка выполнен в виде расположенной в неподвижном полукорпусе по его продольной оси и выполненной с возможностью соединения со шпинделем станка подвижной внутренней насадкой с закрепленной на ней подпружиненной зубчатой муфтой, установленной с возможностью зацепления с соответствующей ответной зубчатой муфтой, закрепленной на валу каждого из инструментальных шпинделей, с обеспечением передачи вращения от шпинделя станка, а механизм блокировки поворотного полукорпуса выполнен в виде шарнирно соединенных между собой через серьгу курка и вилки, которые установлены с возможностью качания на осях, закрепленных в неподвижном полукорпусе, причем курок соединен с установленным во втулке, расположенной в неподвижном полукорпусе, подпружиненным штоком фиксации поворотного полукорпуса, концевая часть вилки охватывает подпружиненную зубчатую муфту упомянутой насадки с возможностью ее продольного перемещения, а в торцевой части поворотного полукорпуса над каждым из инструментальных шпинделей выполнены отверстия с расположенными в них втулками с возможностью вхождения в них упомянутого подпружиненного штока фиксации.
Выполнение револьверной головки, в которой механизм сопряжения со шпинделем станка выполнен в виде расположенной в неподвижном полукорпусе по его продольной оси и выполненной с возможностью соединения со шпинделем станка подвижной внутренней насадкой с закрепленной на ней подпружиненной зубчатой муфтой, установленной с возможностью зацепления с соответствующей ответной зубчатой муфтой, закрепленной на валу каждого из инструментальных шпинделей, с обеспечением передачи вращения от шпинделя станка, а механизм блокировки поворотного полукорпуса выполнен в виде шарнирно соединенных между собой через серьгу курка и вилки, которые установлены с возможностью качания на осях, закрепленных в неподвижном полукорпусе, причем курок соединен с установленным во втулке, расположенной в неподвижном полукорпусе, подпружиненным штоком фиксации поворотного полукорпуса, концевая часть вилки охватывает подпружиненную зубчатую муфту упомянутой насадки с возможностью ее продольного перемещения, а в торцевой части поворотного полукорпуса над каждым из инструментальных шпинделей выполнены отверстия с расположенными в них втулками с возможностью вхождения в них упомянутого подпружиненного штока фиксации позволяет значительно увеличить производительность, быстро и точно позиционировать необходимый инструмент для обработки различных отверстий.
Выполнение револьверной головки, состоящей из неподвижного полукорпуса, соединенного с поворотным полукорпусом, выполненным с возможностью вращения вокруг оси, закрепленной в неподвижном полукорпусе, и снабженным несколькими инструментальными шпинделями, с обеспечением поочередного размещения инструментальных шпинделей в рабочем положении вдоль продольной оси неподвижного полукорпуса, снабженной механизмом блокировки поворотного полукорпуса, выполненным в виде шарнирно соединенных между собой через серьгу курка и вилки, которые установлены с возможностью качания на осях, закрепленных в неподвижном полукорпусе, причем курок соединен с установленным во втулке, расположенной в неподвижном полукорпусе, подпружиненным штоком фиксации поворотного полукорпуса, концевая часть вилки охватывает подпружиненную зубчатую муфту упомянутой насадки с возможностью ее продольного перемещения, а в торцевой части поворотного полукорпуса над каждым из инструментальных шпинделей, позволяет значительно увеличить производительность, быстро и точно позиционировать необходимый инструмент для обработки различных отверстий.
Наличие в неподвижном корпусе механизма сопряжения со шпинделем станка, выполненным в виде расположенной в неподвижном полукорпусе по его продольной оси с возможностью соединения со шпинделем станка подвижной внутренней насадкой с закрепленной на ней подпружиненной зубчатой муфтой, установленной с возможностью зацепления с соответствующей ответной зубчатой муфтой, закрепленной на валу каждого из инструментальных шпинделей, с обеспечением передачи вращения от шпинделя станка, позволяет значительно увеличить производительность, быстро и точно позиционировать необходимый инструмент для обработки различных отверстий и затем быстро и точно обрабатывать различные отверстия.
Фиг. 1 - общий вид револьверной головки;
Фиг. 2 - продольное сечение револьверной головки;
Фиг. 3 - установка револьверной головки на шпинделе станка;
Фиг. 4 - вид на вилку в зоне подпружиненной зубчатой муфты.
Револьверная головка механизма смены инструмента станка (см. фиг. 1) содержит неподвижный полукорпус 1, соединенный с поворотным полукорпусом 2, выполненным с возможностью поворота вокруг оси 3 (см. фиг. 2). Ось 3 закреплена в верхнем неподвижном полукорпусе 1. Поворотный полукорпус 2 установлен на оси 3 через упорный подшипник 4 и посредством гайки 5 притянут к неподвижному полукорпусу 1. Все детали устройства выполнены из качественной конструкционной стали, детали механизмов вращения и фиксации термообработаны
Поворотный полукорпус 2 (см. фиг. 2) снабжен несколькими инструментальными шпинделями 6 с обеспечением поочередного размещения инструментальных шпинделей 6 в рабочем положении вдоль продольной оси неподвижного полукорпуса. После фиксации полукорпусов между собой инструментальный шпиндель 6-1, выполняющий функцию рабочего расположен вдоль продольной оси Х-Х неподвижного полукорпуса 1. Неподвижный полукорпус 1 для сопряжения со шпинделем станка и передачи вращения снабжен механизмом сопряжения со шпинделем станка. Механизм сопряжения со шпинделем станка выполнен в виде расположенной в неподвижном полукорпусе 1 по его продольной оси и выполненной с возможностью соединения со шпинделем станка подвижной внутренней насадкой 7 с закрепленной на ней подпружиненной зубчатой муфтой 8. Подпружиненная зубчатая муфта 8 установлена с возможностью зацепления ее зубчатого торца с соответствующей ответной зубчатой муфтой 9, закрепленной на валу 10 каждого из инструментальных шпинделей 6, с обеспечением передачи вращения от шпинделя станка. Подпружиненная зубчатая муфта 8 входит в зацепление с соответствующей ответной зубчатой муфтой 9 инструментального шпинделя 6-1, когда он выполняет функцию рабочего и расположен вдоль продольной оси Х-Х неподвижного полукорпуса 1. Каждый из инструментальных шпинделей 6 снабжен валом 10, на котором закреплена зубчатая муфта 9 и при повороте револьверной головки и состыковке его зубчатой муфты 9 с зубчатой муфтой 8, закрепленной на подвижной внутренней насадке 5, становится рабочим.
Неподвижный полукорпус 1 снабжен механизмом блокировки поворотного полукорпуса 2, выполненным в виде шарнирно соединенных между собой через серьгу 11 курка 12 и вилки 13, которые установлены с возможностью качания на своих осях. Ось 14 курка 12 и ось 15 вилки 13 закреплены в неподвижном полукорпусе 1. Серьга 11 одним концом подвижно соединена со свободным концом 16 курка 12, а вторым концом - со средней частью 17 вилки 13.
Курок 12 в средней своей части соединен с установленным во втулке 18 подпружиненным штоком 19 фиксации поворотного полукорпуса 2. Втулка 18 установлена в отверстии прилива 20 неподвижного полукорпуса 1. Концевая часть 21 вилки 13 охватывает подпружиненную зубчатую муфту 8 насадки 7 с возможностью контактирования с ее торцевым фланцем 22 и продольного перемещения подпружиненной зубчатой муфты 8 (см. фиг. 4). Каждая сторона концевой части 21 снабжена подшипником качения 23, который обеспечивает безопасный контакт с торцевым фланцем 22 (см. фиг. 4).
Поворотный полукорпус 2 выполнен с отверстиями 24, в которые установлены втулки 25, выполненные из качественной конструкционной стали. Отверстия 24 под втулки 25 расположены в торцевой части поворотного полукорпуса 2 над каждым из инструментальных шпинделей 6. Втулки 25 предназначены для фиксации поворотного полукорпуса 2 относительно неподвижного полукорпуса 1 при смене позиции соответствующего инструментального шпинделя 6-1 за счет вхождения подпружиненного штока фиксации 19 в отверстие втулки 25 поворотного полукорпуса 2 при совпадении их положения относительно друг друга.
Револьверная головка надевается на конус шпинделя 26 станка плотной посадкой по конусу Морзе внутренней полости подвижной внутренней насадки 7 (см. фиг. 3). Такая посадка позволяет надежно передавать вращение со шпинделя 26 станка на соответствующий инструментальный шпиндель 6-1 револьверной головки, выполняющий функцию рабочего.
После плотной посадки подвижной внутренней насадки 7 на конус шпинделя 26 станка револьверная головка крепится на шпинделе 26 станка с помощью разрезного хомута 27 являющегося частью сварного неподвижного полукорпуса 1 (см. фиг. 3). Стягивание ушек хомута болтом позволяет плотно обжать корпус шпинделя станка и надежно зафиксировать на нем револьверную головку.
Использование револьверной головки для смены инструмента осуществляется следующим образом.
Обороты шпинделя станка передаются на инструмент через подвижную внутреннюю насадку 7, на которой закреплена подпружиненная зубчатая муфта 8, установленная с возможностью зацепления ее зубчатого торца с соответствующей ответной зубчатой муфтой 9, закрепленной на валу 10 соответствующего инструментального шпинделя 6-1.
Смена инструментальных шпинделей 6 револьверной головки происходит поднятием курка 12 и выводом из отверстия втулки 25 подпружиненного штока 19, за счет чего происходит расцепление неподвижного полукорпуса 1 с поворотным полукорпусом 2 При смене инструментальных шпинделей револьверной головки станок находится в рабочем состоянии и нет необходимости останавливать вращение шпинделя станка. Одновременно с поднятием курка 12 серьга 11 воздействует на среднюю часть вилки 13, тянет ее вниз, происходит поворот вилки 13. Концевая часть 21 вилки 13, охватывающая подпружиненную зубчатую муфту 8 насадки, входит в контакт с ее торцевым фланцем 22 через закрепленные в вилке подшипники 23, отжимает зубчатую муфту 8 вверх и выводит из зацепления с зубчатой муфтой 9, закрепленной на валу 10 инструментального шпинделя 6-1.
После вывода подпружиненного штока 19 и расцепления зубчатых муфт 8 и 9 вручную поворачивают поворотный полукорпус 2 до момента совпадения осей подпружиненного штока 19 и отверстия втулки 25. Подпружиненный шток 19 под действием пружины 28 опускается в отверстие втулки 25 и фиксирует поворотный полукорпус 2. Курок 12 возвращается в исходное положение и толкает серьгу 11, которая опускает вилку 13, выводя концевую часть 21 вилки 13 из контакта с торцевым фланцем 22 подпружиненной зубчатой муфты 8 насадки. В этот момент новый инструментальный шпиндель 6-1, выполняющий функцию рабочего, расположен вдоль продольной оси Х-Х, подпружиненная зубчатая муфта 8 под действием пружины 29 опускается вниз и входит в зацепление с зубчатой муфтой 9, закрепленной на валу 10 нового инструментального шпинделя 6-1, выполняющего функцию рабочего. Таким образом происходит смена инструмента и новый инструмент готов к работе.
Как показали испытания заявляемого устройства, временные затраты на смену инструмента составляют около 1 секунды, что невозможно повторить на универсальных станках без револьверной головки в условиях мелкосерийного и единичного производства и является удовлетворительным показателем.
Заявляемая полезная модель может быть изготовлена на существующем оборудовании. Все детали устройства выполнены из качественной конструкционной стали, детали механизмов вращения и фиксации термообработаны
Полезная модель может быть использована в станкостроении для оснащения станков с ручным управлением.