Механизм зажима и подачи прутка
ROD CLAMPING AND FEEDING MECHANISM

Изобретение относится к устройствам для автоматической подачи, крепления или направления заготовок из пруткового материала к одношпиндельным токарным станкам и может быть использовано в конструкциях шпиндельных узлов токарных автоматов, а также токарных станков с цанговым зажимом заготовок.
Из предшествующего уровня техники известно достаточно много конструктивных решений механизма зажима и подачи прутка в токарных автоматах. В большинстве случаев основными элементами конструкции являются шпиндель, подающая и зажимная цанги, трубы зажима и подачи, как передаточные звенья, и привод цангового механизма, создающие силу зажима. Некоторые различия встречаются в зависимости от модели станка, но большинство имеют схожую компоновку и кинематическую схему.
Характерной особенностью таких устройств является наличие замкнутой кинематической цепи между передаточным звеном и зажимной цангой. В результате этого вращение шпинделя и, соответственно, зажимной цанги, вызывает вращение труб зажима и подачи.
Техническая реализация подобных конструктивных решений ведет к усложнению механизма зажима и подачи прутка, а, значит, увеличению габаритов, энергопотребления, материалоемкости и появлению потенциально опасных вращающихся элементов конструкции.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является принятый автором за прототип механизм зажима прутка, содержащий зажимную цангу, упирающуюся передней частью в гайку, навинченную на конец шпинделя, конусную втулку, установленную в шпинделе, трубу зажима и подачи прутка, пружину [Камышный Н.И. Стародубов B.C. Конструкции и наладка токарных автоматов и полуавтоматов. М. «Высшая школа» 1988 г.с.27,28.].
Недостатком прототипа является сложность конструкции механизма зажима и подачи прутка, значительные габариты и энергопотребление, высокая материалоемкость и наличие потенциально опасных вращающихся элементов конструкции.
Целью изобретения является упрощение конструкции механизма зажима и подачи прутка.
Указанная цель достигается тем, что в механизме зажима и подачи прутка, содержащем зажимную цангу, упирающуюся передней частью в гайку, навинченную на конец шпинделя, конусную втулку, установленную в шпинделе, трубу зажима и подачи прутка, пружину, механизм содержит упорный шарикоподшипник, кольца которого напрессованы непосредственно на трубу зажима и подачи прутка и конусную втулку, при этом одно из колец, установленное на конусной втулке наружным диаметром, имеет скользящую посадку относительно внутренней поверхности шпинделя, а второе кольцо, посаженное на трубе зажима и подачи прутка, имеет проточку по наружному диаметру.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:
Фиг. 1 - Вид в разрезе заявляемого механизма зажима и подачи прутка.
Фиг. 2 - Фрагмент механизма по Фиг. 1 в увеличенном масштабе, поясняющий установку упорного шарикоподшипника.
Механизм зажима и подачи прутка содержит шпиндель 1, закрепленный в корпусе 2 в подшипниках 3, и получает вращение через шкив 4. В шпинделе 1 установлено цанговое устройство, которое состоит из неподвижной зажимной цанги 5 с обратным конусом, упирающейся передней частью в гайку 6, навинченную на конец шпинделя 1, конусной втулки 7 толкающего типа и пружины 8. Цанга 5 обеспечивает зажим прутка 9 в процессе обработки. Длину вылета прутка 9 из цанги 5 определяет упор 10. Подачу прутка 9 осуществляет подающее устройство 11, основным элементом которого является приемная ось 12.
Конусная втулка 7 выполнена с проточкой, обеспечивающей тугую посадку первого кольца упорного подшипника 13 по внутреннему диаметру. Второе кольцо подшипника 13 тоже туго (с натягом) посажено по своему внутреннему диаметру на проточку в трубе подачи и зажима прутка 14. При этом наружный диаметр первого кольца упорного подшипника 13 и внутренний диаметр шпинделя 1 составляют скользящую посадку, а наружный диаметр второго кольца упорного подшипника 13 проточен на величину, гарантирующую зазор относительно внутреннего диаметра шпинделя 1. Таким образом, подшипник 13 имеет возможность перемещаться по внутренней поверхности отверстия шпинделя 1.
Такая конструкция обеспечивает самоцентрирование упорного подшипника 13, а, следовательно, трубы 14 и прутка 9 относительно оси вращения шпинделя 1. Эта отличительная особенность использования стандартного упорного шарикоподшипника позволяет решить поставленную задачу - упрощение конструкции механизма зажима и подачи прутка.
Механизм работает следующим образом.
Пруток 9 вставляют через открытую цангу 7, фиксируют в цилиндрическом углублении приемной оси 12 подающего устройства 11 и проталкивают совместно с этим устройством в крайнее левое положение. Подающее устройство 11 обеспечивает центрирование прутка внутри трубы 14 и его подачу. Конструкция и привод подающего устройства 11 не имеют принципиального значения. Поскольку в предлагаемом механизме отсутствует вращение трубы 14, подачу прутка реализовать достаточно просто. В данном случае показан вариант с пневматической подачей прутка, что позволяет максимально уменьшить габариты станка.
Далее работа продолжается в автоматическом режиме, и показана на примере работы в варианте станка с ЧПУ. Автоматика ЧПУ выдает сигнал на вылет прутка. Подающее устройство 11 выдвигает пруток из цанги 7 до его касания с упором 10. Следующий сигнал поступает на привод зажима и разжима цанги. Тип этого привода и дополнительная опора скольжения трубы 14 на чертеже не показаны. Важна лишь согласованность в настройке привода, т.е. движения трубы 14 и в подборе конструктивных характеристик пружины 8. Труба 14, перемещаясь вправо, через упорный подшипник 13, воздействует на конусную втулку 7, должна иметь возможность преодолеть сопротивление пружины 8. Тогда конусная втулка 7, перемещаясь вправо, своим внутренним конусом сжимает цангу 5 и фиксирует пруток 9. В этом состоянии механизма зажима и подачи прутка выполняются токарные операции. После окончания обработки детали труба 14 уходит влево. Наличие пружины 8 обеспечивает сдвиг влево и конусной втулки 7. В этом состоянии цанга 5 открывается. При этом характеристики пружины 8, ее длина и жесткость, обеспечивают не только надежное открытие цанги, но и поддерживают постоянный натяг и самоцентрирование в упорном шарикоподшипнике 13, при его перемещениях внутри шпинделя 1.
Далее поступает сигнал на подачу прутка. Цикл повторяется до полного расходования прутка.
Практическая реализация механизма зажима и подачи прутка подтверждает, что заявленная конструкция выполняет свои функции, является полезной и работоспособной.
Изобретение может быть использовано при изготовлении токарных автоматов, а также токарных станков с цанговым зажимом заготовок.