СТАНОК ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ С ЧПУ

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к тяжелым токарно-винторезным станкам с ЧПУ, предназначенным для обработки тяжелых и крупногабаритных деталей типа валов, роторов и т.п. Станок позволяет выполнять разнообразные токарные работы, включая точение конусов и нарезание резьбы, в том числе метрической, дюймовой, модульной и питчевой.
Известен станок с ЧПУ модели 1Н65РФ3 производства Рязанского станкостроительного завода, содержащий станину с продольными направляющими, закрепленную на станине шпиндельную бабку со шпинделем, привод вращения шпинделя, закрепленный на шпинделе патрон, установленную на станине с возможностью перемещения по ее продольным направляющим заднюю бабку, суппорт, состоящий из каретки, ползушки и инструментальной головки, причем каретка выполнена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений, и на ней закреплены поперечные направляющие, ползушка выполнена с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки и снабжена приводом поперечных перемещений, инструментальная головка снабжена поворотным резцедержателем и закреплена на ползушке, на патроне со стороны шпиндельной бабки соосно ему закреплено зубчатое колесо, шпиндельная бабка помимо основного набора зубчатых колес, имеющего входной и выходной валы, первый из которых соединен с приводом вращения шпинделя, содержит дополнительный набор зубчатых колес и механизм переключения привода, при одном положении которого вращение с выходного вала передается на шпиндель, а при другом его положении вращение через дополнительный набор зубчатых колес передается на зубчатое колесо патрона [1Н65РФ3.00.000РЭ Станок с оперативной системой управления.
Руководство по эксплуатации, лист 18] - прототип.
В этом станке привод продольных перемещений каретки выполнен в виде закрепленного на станине электродвигателя и передачи винт-гайка качения, винт которой закреплен относительно станины, а гайка закреплена на каретке. Однако при длинах, больших 5 метров, винт прогибается под собственным весом и может заклиниться в гайке. На универсальных токарно-винторезных станках с прогибом винта борются установкой специальных поддержек по длине винта. Однако этот вариант не подходит для станков с ЧПУ, работающих в автоматическом режиме, так как эти поддержки в процессе обработки необходимо вручную переставлять в зависимости от положения каретки по длине станка. Поэтому использование в этом станке передачи винт-гайка качения в приводе продольных перемещений каретки ограничивает технологические возможности этого станка обработкой деталей длиной до 5 метров.
Перемещение задней бабки по продольным направляющим станины осуществляется вручную. При значительной массе задней бабки это приводит к большим затратам силы станочником, ухудшает условия труда.
В этом станке инструментальная головка имеет четырехпозиционный поворотный резцедержатель, однако поворот резцедержателя и, тем самым, установка нового инструмента в рабочее положение осуществляется вручную. Поэтому, в тот момент, когда необходимо перейти к использованию другого инструмента, программа обработки прерывается, оператор вручную поворачивает резцедержатель, после чего обработка детали продолжается. Это не позволяет выполнять обработку деталей в полностью автоматическом режиме. Кроме того, сама обрабатывающая программа ограничена возможностью использования лишь четырех инструментов. Для продолжения обработки инструмент в резцедержателе необходимо заменить и запустить новую программу обработки. Все это снижает производительность работы станка, ухудшает условия труда.
Отсутствие в инструментальной головке привода вращения
инструмента, находящегося в рабочей позиции резцедержателя, не позволяет выполнять на станке фрезерные и сверлильно-расточные операции. Это также сужает технологические возможности станка.
Предлагаемая полезная модель направлена на расширение технологических возможностей станка, на повышение производительности и улучшение условий труда.
Для решения этой задачи в токарно-винторезном станке с ЧПУ, содержащем станину с продольными направляющими, закрепленную на станине шпиндельную бабку со шпинделем, привод вращения шпинделя, закрепленный на шпинделе патрон, установленную на станине с возможностью перемещения по ее продольным направляющим заднюю бабку, суппорт, состоящий из каретки, ползушки и инструментальной головки, причем каретка выполнена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений, и на ней закреплены поперечные направляющие, ползушка выполнена с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки и снабжена приводом поперечных перемещений, инструментальная головка снабжена поворотным резцедержателем и закреплена на ползушке, на патроне со стороны шпиндельной бабки соосно ему закреплено зубчатое колесо, шпиндельная бабка помимо основного набора зубчатых колес, имеющего входной и выходной валы, первый из которых соединен с приводом вращения шпинделя, содержит дополнительный набор зубчатых колес и механизм переключения привода, при одном положении которого вращение с выходного вала передается на шпиндель, а при другом его положении вращение через дополнительный набор зубчатых колес передается на зубчатое колесо патрона, согласно полезной модели привод продольных перемещений каретки закреплен на каретке и выполнен в виде электродвигателя, вращающего распределительный вал, на котором установлены два червяка, находящиеся в зацеплении с червячными колесами, от которых вращение передается на два параллельных вала, на концах
которых закреплены шестерни, находящиеся в зацеплении с зубчатой рейкой, закрепленной на станине.
Для выборки зазоров в приводе и, тем самым, для повышения точности перемещения каретки, один из червяков привода продольных перемещений каретки установлен на распределительном валу с возможностью перемещения в осевом направлении и подпружинен в осевом направлении.
Задняя бабка снабжена приводом ее продольных перемещений, состоящим из электродвигателя и редуктора, на выходном валу которого закреплена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой, закрепленной на станине.
Инструментальная головка снабжена приводом поворота резцедержателя, при этом сам резцедержатель выполнен многопозиционным.
Для выполнения фрезерных и сверлильно-расточных операций инструментальная головка снабжена приводом вращения инструмента, находящегося в рабочей позиции резцедержателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображен токарно-винторезный станок с ЧПУ, вид спереди; на фиг.2 - вид А по фиг.1; на фиг.3 - вид Б по фиг.1; на фиг.4 - разрез Г-Г по фиг.3; на фиг.5 - разрез Д-Д по фиг.4; на фиг.6 изображен продольный разрез шпиндельной бабки станка; на фиг.7 - разрез В-В по фиг.1; на фиг.8 - разрез Е-Е по фиг.7.
Токарно-винторезный станок с ЧПУ содержит станину 1, шпиндельную бабку 2 со шпинделем 3, привод 4 вращения шпинделя, заднюю бабку 5 и суппорт. Шпиндельная бабка закреплена на станине. Станина имеет продольные направляющие 6. Задняя бабка установлена на станине с возможностью перемещения по ее продольным направляющим. На шпинделе закреплен патрон 7. На патроне со стороны шпиндельной бабки соосно патрону закреплено зубчатое колесо 8 с внутренними зубьями. Суппорт состоит из каретки 9, ползушки 10 и инструментальной головки 11.
Каретка выполнена с возможностью перемещения по продольным
направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений, и на ней закреплены поперечные направляющие 12. Привод продольных перемещений каретки закреплен на каретке и выполнен в виде электродвигателя 13, вращающего распределительный вал 14, на котором установлены два червяка 15, 16, находящиеся в зацеплении с червячными колесами 17, 18. От червячных колес вращение через зубчатые передачи передается на два параллельных вала 19, 20, на концах которых закреплены шестерни 21, 22, находящиеся в зацеплении с зубчатой рейкой 23, закрепленной на станине. Для выборки зазоров в приводе и, тем самым, для повышения точности перемещения каретки, червяк 16 установлен на распределительном валу с возможностью перемещения в осевом направлении и подпружинен в этом направлении при помощи тарельчатых пружин 24.
Ползушка 10 выполнена с возможностью перемещения по поперечным направляющим 12 каретки и снабжена приводом поперечных перемещений.
Инструментальная головка 11 закреплена на ползушке, снабжена многопозиционным поворотным резцедержателем 25 и приводом его поворота. Для выполнения фрезерных и сверлильно-расточных операций инструментальная головка снабжена приводом вращения инструмента, находящегося в рабочей позиции резцедержателя.
Шпиндельная бабка 2 помимо основного набора зубчатых колес, имеющего входной 26 и выходной 27 валы, содержит дополнительный набор зубчатых колес и механизм переключения привода. Входной вал 26 соединен с приводом 4 вращения шпинделя. На выходном валу 27 установлено зубчатое колесо 28 с возможностью перемещения в осевом направлении. Дополнительный набор зубчатых колес состоит из шестерни 29, закрепленной на выходном валу, а также зубчатого колеса 30 и шестерни 31, закрепленных на промежуточном валу 32. Промежуточный вал установлен в опорах с возможностью перемещения в осевом направлении. Механизм переключения привода выполнен в виде вилки 33, перемещаемой
гидравлическим цилиндром (не показан) по оси 34 из одного крайнего положения в другое. При одном крайнем положении механизма, которое показано на фиг.6, вращение с выходного вала 27 через зубчатые колеса 28, 35 передается на шпиндель 3. При перемещении вилки 33 в другое крайнее положение зубчатое колесо 28 и промежуточный вал 32 перемещаются в крайнее правое положение, при этом зубчатое колесо 28 выходит из зацепления с зубчатым колесом 35, зубчатое колесо 30 входит в зацепление с шестерней 29, а шестерня 31 входит в зацепление с зубчатым колесом 8 патрона 7. В результате вращение с выходного вала 27 передается на зубчатое колесо 8 патрона. Большой диаметр зубчатого колеса 8 позволяет значительно снизить частоту вращения шпинделя и увеличить крутящий момент. Это позволяет обрабатывать на станке детали большого диаметра из труднообрабатываемых сталей.
Задняя бабка 5 снабжена приводом ее продольных перемещений, состоящим из электродвигателя 36 и редуктора 37, на выходном валу 38 которого закреплена шестерня 39, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой 23, закрепленной на станине.
На левой стенке шпиндельной бабки закреплен датчик 40 числа оборотов шпинделя 3. Датчик получает вращение от зубчатого шкива 41, соединенного зубчатым ремнем 42 с зубчатым шкивом 43, закрепленным на шпинделе. Датчик используется при нарезании резьбы. Информация с датчика поступает в систему ЧПУ 44, которая управляет перемещением режущего инструмента.
Для поддержки нежестких деталей от прогиба во время обработки используют люнеты 45, 46. Экран 47 защищает оператора от стружки.
Работает станок следующим образом. При помощи грузоподъемных средств и домкратов выставляют обрабатываемую деталь относительно оси центров станка. С помощью привода ее продольных перемещений заднюю бабку 5 подводят к торцу детали. Зажимают деталь в патроне 7 шпиндельной бабки и поджимают центром задней бабки. В поворотном резцедержателе 25
инструментальной головки 11 закрепляют необходимый для обработки детали инструмент. После чего вводят в систему ЧПУ 44 станка программу обработки детали и запускают ее. Система ЧПУ управляет перемещением каретки 9 в продольном направлении, перемещением ползушки 10 в поперечном направлении, сменой инструмента в поворотном резцедержателе 25 инструментальной головки, приводом вращения инструмента, находящегося в рабочей позиции резцедержателя, а также, при необходимости, управляет механизмом переключения привода вращения шпинделя.
Предлагаемый привод продольных перемещений каретки никак не ограничивает длину обрабатываемых на станке деталей. Использование инструментальной головки с многопозиционным поворотным резцедержателем, снабженной приводом поворота резцедержателя, а также приводом вращения инструмента, находящегося в рабочей позиции резцедержателя, позволяет производить обработку детали полностью в автоматическом режиме. Все это расширяет технологические возможности станка, повышает производительность его работы, улучшает условия труда.
Данное решение реализовано в конструкции токарно-винторезного станка с ЧПУ модели РТ317РФ3-6 Рязанского станкостроительного завода.