СИЛОВАЯ ГОЛОВКА АГРЕГАТНОГО СТАНКА

Предлагаемая полезная модель относится к области станкостроения, а именно - к силовым головкам агрегатных станков, применяемых для обработки разнообразных деталей различной пространственной формы сверлением, растачиванием, фрезерованием, зенкерованием, а так же при помощи других технологических операций в автомобильной, авиационной, приборостроительной и других отраслях промышленности, преимущественно в мелкосерийном, серийном и массовом производстве.
В зависимости от выполняемых на станке операций силовые головки могут производить самые разнообразные циклы движений инструмента-
Инструмент, установленный в шпинделе, обычно быстро подводится к обрабатываемой заготовке, затем получает заранее установленную рабочую подачу, после чего быстро отводится в исходное положение. Эти движения обеспечиваются механизмом подачи силовой головки. Переключение с быстрого хода на рабочую подачу производится лишь в тот момент, когда инструмент достаточно приблизится к обрабатываемой детали, причем в некоторых случаях быстрый подвод головки оказывается ненужным и ее движение начинается сразу с рабочей подачи.
Силовые головки по конструктивному исполнению различаются по типу привода подач и по способу осуществления подач и должны удовлетворять следующим требованиям: они должны обеспечивать автоматическое выполнение заданного цикла при соблюдении всех его параметров, выдавать внешние сигналы о выполнении отдельных элементов цикла (в частности, о приходе в исходное положение), обеспечивать высокую надежность, быструю переналадку на необходимый обрабатывающий инструмент, высокую точность при повторении однотипных технологических операций.
Большое разнообразие обрабатываемых деталей привело к созданию различных по конструкции силовых головок (см. например, [1, 2, 3]), отличающихся
по количеству устанавливаемого обрабатывающего инструмента, мощности используемых приводов и движения подачи.
При использовании в силовых головках нескольких инструментов нашли применение шпиндельне насадки, которые могут включать несколько шпиндельных узлов под однотипный или разнотипный обрабатывающий инструмент (сверла, фрезы, зенкеры и др..).
Известно несколько систем механизмов подач, применяемых в силовых головках агрегатных станков, которые в значительной степени определяют основные особенности силовых головок, а также механизмов передачи вращения от привода на обрабатывающий инструмент. В агрегатных станках применяются преимущественно гидравлические, механические и пневмогидравлические приводы подач обрабатывающего инструмента, а его вращение от силового привода производится через систему кинематически связанных шестерен. Такое конструктивное выполнение силовых головок приводит к усложнению конструкции головок в целом, требует выполнение элементов кинематических цепей с высокой точностью, усложняет их обслуживание и ремонт, а также снижает надежность головок.
Известна силовая головка агрегатного станка, содержащая размещенный на снабженном направляющими основании корпус с сопряженной с ним шпиндельной коробкой, включающей один или несколько шпиндельных узлов для установки и закрепления обрабатывающего инструмента, размещенный в корпусе силовой привод передачи вращающего момента к обрабатывающему инструменту и элементы управления перемещением шпиндельных узлов на позиции обработки, сопряженное с корпусом средство перемещения последнего относительно основания, средства контроля вращающего момента привода обрабатывающего инструмента и величины перемещения корпуса относительно основания в позицию обработки [4]. Известная силовая головка имеет сложную кинематическую схему передачи движения обрабатывающему инструменту» перемещение которого осуществляется посредством кулачков, контроль момента вращения осуществляется посредством электромеханических муфт, а величина
перемещений инструмента относительно обрабатываемой заготовки осуществляется посредством перемещаемых по основанию конечных выключателей, закрепляемых на основании в положениях в зависимости от требований технологического цикла обработки. Из-за сложности конструкции силовая головка обладает пониженной надежностью, трудоемка в обслуживании и наладке.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение кинематической схемы, снижение габаритов, а также повышение точности обработки и снижение трудоемкости при задании технологических циклов обработки деталей, особенно сложных пространственных форм.
Поставленная цель достигается тем, что в силовой головке агрегатного станка, содержащей размещенный на снабженном направляющими основании корпус с сопряженной с ним шпиндельной коробкой, включающей один и/или более шпиндельных узлов для установки и закрепления обрабатывающего инструмента, размещенный в корпусе силовой привод передачи вращающего момента к обрабатывающему инструменту и элементы управления перемещением шпиндельных узлов на позиции обработки, сопряженное с корпусом средство перемещения последнего относительно основания, средства контроля максимального вращающего момента привода обрабатывающего инструмента и величины перемещения корпуса относительно основания в позицию обработки в ней силовой привод передачи вращающего момента к обрабатывающему инструменту выполнен в виде снабженного встроенным редуктором мотор-шпинделя [5, 6] а средство перемещения корпуса относительно основания выполнено в виде линейного электродвигателя [6], головка снабжена системой числового программного управления (ЧПУ) и системой датчиков, включающей датчики измерения вращающего момента силового привода и линейного перемещения корпуса относительно основания в его исходном и рабочем положении, при этом выходы датчиков подключены на вход системы ЧПУ, а ее выход через силовые согласующие устройства подключен на вход силового
привода обрабатывающего инструмента и привода линейного перемещения корпуса относительно основания.
Предлагаемая конструкция силовой головки поясняется чертежами, где:
- на Фиг.1 показано схематически размещение элементов головки;
- на Фиг.2 показана блок-схема сопряжения системы ЧПУ с датчиками и элементами приводов.
Головка содержит корпус 1, основание 2 с направляющими 3. С корпусом сопряжена шпиндельная коробка 4 со шпинделями 5, в которые устанавливается и закрепляется обрабатывающий инструмент 6. В корпусе 1 головки закреплен мотор-шпиндель 7, снабженный встроенным редуктором 8 и датчиком вращающего момента 9. В основании 2 размещен линейный электродвигатель 10 и линейные бесконтактные датчики перемещений - крайнего исходного положения 11, крайнего исходного рабочего положения 12, датчик предельной глубины обработки 13 и датчик скорости перемещения корпуса относительно основания 14. Система ЧПУ 15 размещается в отдельной консоли 16, там же размещены силовые согласующие устройства 17, 18 приводов 7 и 10. Головка может быть закреплена основанием 2 с помощью общеизвестных средств на технологическом оборудовании (на чертежах не показаны).
Предлагаемая силовая головка работает следующим образом.
Предварительно в соответствии с технологической картой обработки заготовки, закрепленной на соответствующем технологическом оборудовании, в шпиндель (шпиндели) шпиндельной коробки 5 устанавливается и закрепляется обрабатывающий инструмент 6, в систему ЧПУ 15 вводится программа обработки заготовки, включающая скорость перемещения корпуса 1 относительно основания 2, параметры исходного положения корпуса относительно основания, положение корпуса относительно основания в рабочей позиции, глубину обработки (например, сверлением с возможным последующим зенкерованием или фрезерования и т.д.) момент на выходном валу мотор-шпинделя 7. Для расширения возможностей головки она может быть дополнена одним или несколькими датчиками момента непосредственно размещаемыми в шпиндельной коробке 4 и
связанными с обрабатывающими шпинделями 5. Это позволяет непосредственно контролировать момент, прикладываемый к инструменту, что особенно важно при обработке, например, сверлением отверстий особо малого диаметра. Выходы этих дополнительных датчиков также подключаются на вход системы ЧПУ 15 и служат корректирующими элементами для главного привода в качестве датчиков обратной связи. После выполнения подготовительных операций включается система ЧПУ на исполнение программы и осуществляется пробная обработка заготовки, по результатам которой вводятся необходимые поправки и изменения в программу, после чего головка готова для выполнения производственной программы.
Предлагаемая полезная модель положительно отличается от ранее известных силовых головок простотой кинематической схемы и конструктивного исполнения, так как содержит небольшое количество комплектующих элементов, обладающих высокой механической надежностью, а система ЧПУ позволяет повысить точность и качество обработки заготовок, значительно повысить производительность силовой головки при использовании ее в агрегатных станках различного назначения.
В настоящее время предлагаемая силовая головка находится в стадии конструктивной разработки и подготовки производства на ЧП «Ремсервис», г.Глухов, Украина.
Библиографические ссылки.
1. «Нормализованные узлы агрегатных станков», каталог, из-во «Центральный институт научно-технической информации машиностроения государственного комитета СМ СССР по координации научно-исследовательских работ», М., 1962 г., стр.7-21, 53-56, 66-70.
2. «Агрегатные станки и автоматические линии», серия С-1, выпуск 3, под ред. М.М.Бермана, изд-во «Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности СССР, главное техническое управление, НИИмаш», М., 1970 г., стр.29-39.
3. Л.С.Брон, «Автоматические линии и агрегатные станки для серийного, крупносерийного и массового производства», обзор, серия С-1, Станкостроение, изд-во «Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности», НИИмаш», М., 1979 г., стр.40-47.
4. С.М.Зонненберг, «Малые агрегатные станки», М., Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962 г, стр.63-79.
5. Д.Локтев, «Шпиндельные узлы», журнал «Мир техники и технологий», №6, 2005 г., Киев, стр.69-72.
6. С.Макаров, «Линейный привод в станкостроении - точность и эффективность», журнал «Мир техники и технологий», №11, 2006 г., г.Киев., стр.83-84.