СИЛОВОЙ СТОЛ АГРЕГАТНОГО СТАНКА

Предлагаемая полезная модель относится к области станкостроения, а именно - к силовым столам агрегатных станков и предназначена для осуществления рабочей подачи и ускоренных перемещений установленных на ней механизмов главного движения различного технологического назначения, в частности, силовых головок и может быть использована в различных отраслях промышленности, таких как автомобильная, авиационная, приборостроительная и др. в мелкосерийном, серийном и массовом производстве при разнообразной металлообработке как объемных, так и отличных от них заготовок.
Технологические возможности силовых головок агрегатных станков ограничены их конструктивным исполнением, при котором привод главного движения, механизм подач обрабатывающего инструмента, а иногда и механизмы ускоренных перемещений выполняется в одном корпусе, при этом узлы главного движения в виде отдельных унифицированных шпиндельных коробок или специальных насадок крепятся к переднему торцу силовой головки, однако такое расположение узла главного движения приемлемо при выполнении сверлильно-резьбонарезных операций, когда габариты шпиндельных коробок по высоте небольшие, а режущие инструменты - сверла, зенкеры, развертки, расточные борштанги направляются по кондукторным втулкам.
Известно, что при фрезеровании, растачивании жесткими шпинделями, обтачивании, подрезании торцов вылеты инструментов относительно направляющих головки получаются большими, что уменьшает жесткость обрабатывающего узла, поэтому обычные силовые головки наиболее широко используют для сверлильно-резьбонарезных работ и легких фрезерных операций, а для выполнения тяжелых фрезерных операций, чернового и чистового растачивания жесткими шпинделями, подрезки больших торцов и других применяют специальные головки жесткой конструкции с большим расстоянием между опорами шпинделей и небольшим их вылетом относительно направляющих,
что сказывается на увеличении габаритов станка и его технологических возможностях.
Небольшая жесткость узла главного движения в конструкциях силовых головок ограничивает их технологические возможности, а распространение принципа агрегатирования на другие операции механической обработки на базе силовых головок затруднено, а иногда и невозможно, что привело к техническим решениям, направленным на видоизменение силовых головок, а именно - к отделению привода главного движения от механизма подач и ускоренных перемещений и выполнению силового узла в виде прямоугольного стола и шпиндельной бабки для установки и закрепления обрабатывающего инструмента, На такой стол можно устанавливать унифицированные шпиндельные узлы, а также специальные узлы с большим расстоянием между опорами шпинделей, которые по своим размерам не могут быть размещены на силовых головках.
Применение силовых столов дает возможность создавать агрегатные станки на большинство операций механической обработки деталей различных классов (тела вращения, конусные детали, некруглые стержни), при этом исключение составляют такие операции, в которых главное движение и движение подач связано с их формообразованием, например, обработка зубьев колес, шлифование резьб и других специальных операций.
Силовые узлы различного технологического назначения компонуются путем установки на силовой стол сверлильных, фрезерных, обточных, подрезных, алмазно-расточных головок и инструментальных плит с протяжками и, кроме того, на силовые столы могут устанавливаться обрабатываемые детали при фрезеровании неподвижными головками или при чистовом растачивании. Применяемые в настоящее время силовые столы разделяются по типу привода на столы с электромеханическим, гидравлическим, пневматическим и пневмогидравлическим приводом, причем наибольшее распространение получили столы с электромеханическим приводом.
Известен силовой стол [1], содержащий основание с направляющими и размещенной на них с возможностью возвратно-поступательного перемещения
плитой со средствами для закрепления силовой инструментальной головки. Для осуществления автоматического цикла силового стола в нем применены два электродвигателя - один меньшей мощности для рабочей подачи стола, другой - для быстрого подвода и отвода силовой головки. Управление циклом производится при помощи передвижных упоров, взаимодействующих с конечными выключателями. Рабочая подача осуществляется первым электродвигателем через систему зубчатых передач, сменные зубчатые колеса и далее через электромагнитную муфту на ходовой винт, взаимодействующий с ходовой гайкой, прикрепленной к нижней плоскости плиты. Быстрый подвод и отвод стола производится вторым электродвигателем, движение от которого через систему зубчатых передач передается на ходовой винт, при этом электромагнитная муфта отключается, отделяя кинематическую цепь подач от цепи быстрых перемещений. В цепи подач установлена многодисковая фрикционная муфта, крутящий момент которой регулируется изменением усилия взаимодействующей с ней пружиной. Эта муфта определяет максимальное усилие подачи и ограничивает его, т.е. передает на ходовой винт определенный крутящий момент, а величина подачи устанавливается путем смены зубчатых колес в системе зубчатой передачи.
Из вышеизложенного видно, что известный силовой стол имеет сложную кинематическую схему, включающую большое количество зубчатых зацеплений и валов, входящих в передачи от двигателей к ходовому винту, перемещающему плиту. Двигатели стола расположены соосно, что приводит к увеличению его габаритов. Сложная кинематическая схема привода стола обуславливает трудоемкость его изготовления, наладки и настройки на отличные от первоначальной настройки режимы и, кроме того, усложняется его ремонт, связанный со снижением точности при перемещении плиты с обрабатывающей силовой инструментальной головки относительно обрабатываемой заготовки.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение кинематической схемы стола, повышение его надежности, производительности, снижение затрат на изготовление, ремонт и обслуживание.
Поставленная цель достигается тем, что в силовом столе агрегатного станка, содержащем станину - основание с направляющими, установленную на направляющих с возможностью возвратно - поступательного перемещения плиту с элементами крепления силовой инструментальной головки, связанную через ходовую гайку с ходовым винтом, сопряженным с двигателем подачи в нем двигатель подачи выполнен в виде снабженного датчиком угловых перемещений встраиваемого тороидального электродвигателя [2], ходовая гайка выполнена разрезной и снабжена электромагнитным приводом, плита снабжена дополнительным приводом, выполненным в виде линейного электродвигателя [3], при этом в схему управления столом введены система числового программного управления (ЧПУ), датчики положения плиты относительно основания и датчики замкнутого и разомкнутого положения ходовой гайки. Выходы датчика угловых перемещений, датчиков положения плиты относительно основания и датчиков замкнутого и разомкнутого положения ходовой гайки соединены со входом системы ЧПУ, а ее выход через согласующие устройства соединен с двигателем подачи, дополнительным приводом плиты и приводом ходовой гайки, при этом датчики положения плиты и положения ходовой гайки выполнены бесконтактными.
Предлагаемая конструкция силового стола показана на чертежах, где:
- на Фиг.1 показана кинематическая схема стола:
- на Фиг.2 показана блок - схема управления приводами станка.
Силовой стол агрегатного станка устроен следующим образом.
На станине - основании 1 на направляющих 2 размещена плита 3. К нижней поверхности плиты прикреплена разрезная гайка 4, снабженная электромагнитным приводом 5. На основании 1 закреплена неподвижная часть 6 линейного электродвигателя, а на нижней поверхности плиты 3 закреплена подвижная часть 7 этого двигателя. В опорах 8,9 установлен с возможностью взаимодействия с гайкой 4 ходовой винт 10, соединенный ременной зубчатой передачей 11 с валом 12 двигателя подач 13, снабженного датчиком угловых перемещений 14. На основании 1 закреплены с возможностью предустановки датчики 15 и 16 положения плиты 3 относительно основания и датчики 17, 18 замкнутого и разомкнутого положения
ходовой гайки относительно ходового винта соответственно. В отдельной консоли 19 размещена система ЧПУ 20, электрически связанная с вышеуказанными датчиками и исполнительными элементами стола (см. Фиг.2). Система ЧПУ снабжена блоком 21 управления режимом работы «ручное - автоматическое», используемого в режиме наладки стола.
Предлагаемый силовой стол работает следующим образом.
Предварительно в систему ЧПУ 20 вводится программа режимов работы линейного двигателя (6, 7) (скорость перемещения плиты относительно основания) и двигателя подач 13 (число оборотов и момент на валу), блок 21 переводится в режим «ручное», затем при помощи датчиков 15, 16 устанавливается диапазон перемещения плиты 3 относительно основания 1. Система ЧПУ 20 может быть совмещена с элементами управления одной или несколькими силовыми головками, устанавливаемых на плитах, аналогичных плите 3, устанавливаемых на станине агрегатного станка, что позволяет осуществить комплексное управление станком. После осуществления подготовительных операций производится пробная обработка заготовки. Для этого с блока 21 подается команда на включение двигателя 13 и плита 3 (условно находящаяся в крайнем левом положении) винтом 10 через ходовую гайку 4, находящуюся в замкнутом относительно ходового винта состоянии, начинает перемещаться вправо с максимальной скоростью, контролируемую датчиком 14. При достижении плитой датчика 15 от системы ЧПУ 20 поступают одновременные сигналы на электромагнитный привод 5 ходовой гайки, линейный привод (6, 7) и двигатель подач 13, при этом двигатель подач системой ЧПУ переводится в режим торможения и останова, привод 5 переводит ходовую гайку 4 в разомкнутое состояние и привод (6, 7) осуществляет подвод обрабатывающего инструмента, установленного на силовой головке к детали на расстояние, определяемое установкой датчика 16. После этого от датчика 16 поступает сигнал на ЧПУ 20, которая дает команду на реверс двигателя (6, 7), при этом плита перемещается влево. При достижении плитой датчика 15 с него подается сигнал на систему ЧПУ, в результате чего от системы ЧПУ поступает сигнал на отключение привода (6, 7), сигнал на включение привода 5 перевода
ходовой гайки в замкнутое состояние (гайка при этом охватывает ходовой винт 10) и команду на двигатель 13, который переводится в реверсивный режим и ускоренно перемещает плиту 3 в исходное положение, определяемое датчиком начальной установки (на Фиг.1, 2 не показан), в качестве которого может быть использован переключаемый конечный выключатель общепромышленного исполнения. На этом цикл работы в наладочном режиме заканчивается и по результатам обработки заготовки в систему ЧПУ вводятся необходимые поправки, после чего блок 21 переводится в автоматический режим и силовой стол готов для выполнения конкретных технологических операций.
Предлагаемая конструкция силового стола свободна от недостатков известного стола, значительно проще конструктивно и менее трудоемка в изготовлении, наладке и обслуживании, имеет более длительный межремонтный ресурс и обладает повышенной технологической точностью при обработке заготовок различного назначения.
В настоящее время в ЧП «Ремсервис» ведутся работы по подготовке конструкторской документации для изготовления промышленного образца предлагаемого силового стола.
Библиографические ссылки.
1. Г.И.Меламед, Д.Д.Цветков, Д.С.Айзман «Агрегатные станки», изд.-во «Машиностроение», М., 1964 г., стр.57-64.
2. «Повышение эффективности работы оборудования оптимальным подбором типа электропривода», ж. «Мир техники и технологий», №11, 2006 г., стр.38-39.
3. «Линейный привод в станкостроении - точность и эффективность», ж. «Мир техники и технологий», №11, 2006 г., стр.5-6.