ЗАДНЯЯ БАБКА ТОКАРНОГО СТАНКА

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к задним бабкам тяжелых токарных станков.
Известна задняя бабка токарного станка РТ958Ф1 производства Рязанского станкостроительного завода, содержащая корпус с отверстием, установленную в отверстии корпуса с возможностью перемещения в осевом направлении пиноль, в которой выполнено центральное отверстие, а с торцов - ступенчатые отверстия, шпиндель, установленный на подшипниках в ступенчатом отверстии пиноли с одного ее торца, гайку, установленную в ступенчатом отверстии пиноли с другого торца и закрепленную от вращения относительно пиноли, ходовой винт, установленный в центральном отверстии пиноли, взаимодействующий с гайкой по резьбе и закрепленный от перемещения в осевом направлении относительно корпуса, привод вращения ходового винта, пакет тарельчатых пружин и датчик силы, установленный с возможностью измерения усилия, с которым ходовой винт воздействует на корпус в направлении "от шпинделя". [РТ958Ф1.00.000РЭ Станок специальный токарный с УЦИ. Руководство по эксплуатации. лист 87] - прототип.
Недостатком этой задней бабки является то, что, пакет тарельчатых пружин установлен между опорным подшипником, удерживающим ходовой винт от перемещения в направлении "от шпинделя", и датчиком силы. Поэтому усилие от ходового винта на датчик силы передается через пакет тарельчатых пружин.
Пакет тарельчатых пружин устанавливают для компенсации перемещения пиноли, вызванного удлинением обрабатываемого изделия из-за его нагрева в процессе обработки. Датчик силы устанавливают для получения информации о силе поджима изделия при его установке на станок,
а также о величине нагрузки, действующей на пиноль из-за нагрева обрабатываемого изделия.
Поскольку у тарельчатых пружин зависимость между осевой силой и осевым сжатием носит нелинейный характер, то при установке пакета тарельчатых пружин на место его заневоливают, т.е. сжимают усилием, выше которого зависимость между осевой силой и осевым сжатием пружин носит характер, близкий к линейному. Для пружин с наружным диаметром 145 мм это усилие составляет порядка 1 тонны. Поскольку в данной задней бабке пакет тарельчатых пружин установлен между опорным подшипником, удерживающим ходовой винт от перемещения в направлении "от шпинделя", и датчиком силы, то при сжатии пакета тарельчатых пружин усилием заневоливания, датчик силы также оказывается нагруженным этим усилием.
Сила поджима изделия устанавливается в зависимости от веса изделия и угла конуса центра и составляет при угле конуса, равном 90°, порядка 65%, при угле 75° - 50%, а при угле 60° - 40% от веса изделия. Так, например, при угле конуса 60° и весе изделия 3 тонны сила поджима равна 1,3 тонны, что соизмеримо с усилием заневоливания пакета тарельчатых пружин.
Кроме того, со временем характеристики тарельчатых пружин изменяются. А поскольку усилие заневоливания задается при помощи специальных шайб определенной толщины, то значение этого усилия со временем также изменяется. Все это мешает получению объективной информации о реальном нагружении пиноли, так как показания датчика, вызванные нагруженном пиноли, суммируются с показаниями, связанными с нагруженном датчика усилием заневоливания. Это затрудняет работу оператора станка, осложняет возможность использования задней бабки в автоматическом режиме.
Кроме того, в данной задней бабке датчик силы расположен в корпусе задней бабки между пакетом тарельчатых пружин и приводом вращения ходового винта. Это затрудняет монтаж, демонтаж и техническое
обслуживание датчика. Для того чтобы добраться до датчика силы, необходимо разобрать корпус бабки, вынуть пакет тарельчатых пружин и еще несколько деталей. Это создает неудобства при настройке задней бабки и ее техническом обслуживании.
Предлагаемая полезная модель направлена на облегчение условий труда оператора станка, обеспечение возможности использования задней бабки в автоматическом режиме, облегчение ее технического обслуживания.
Для решения этой задачи в задней бабке токарного станка, содержащей корпус с отверстием, установленную в отверстии корпуса с возможностью перемещения в осевом направлении пиноль, в которой выполнено центральное отверстие, а с торцов - ступенчатые отверстия, шпиндель, установленный на подшипниках в ступенчатом отверстии пиноли с одного ее торца, гайку, установленную в ступенчатом отверстии пиноли с другого торца и закрепленную от вращения относительно пиноли, ходовой винт, установленный в центральном отверстии пиноли, взаимодействующий с гайкой по резьбе и закрепленный от перемещения в осевом направлении относительно корпуса, привод вращения ходового винта, пакет тарельчатых пружин и датчик силы, установленный с возможностью измерения усилия, с которым ходовой винт воздействует на корпус в направлении "от шпинделя", согласно полезной модели, гайка установлена в пиноли с возможностью перемещения в осевом направлении, на торце пиноли закреплена крышка, ограничивающая перемещение гайки в направлении "от шпинделя", а пакет тарельчатых пружин установлен между торцом гайки, обращенным к шпинделю, и торцом ступенчатого отверстия в пиноли.
Для облегчения технического обслуживания задней бабки, ее корпус снабжен съемной крышкой, установленной со стороны, противоположной шпинделю, а датчик силы одной своей рабочей гранью прилегает к этой съемной крышке.
Для закрепления обрабатываемого изделия в центрах в шпиндель устанавливают центр. Для сверления отверстий в шпиндель вместо центра
вставляют инструмент с конусной оправкой. Для облегчения извлечения центра или инструмента с конусной оправкой из шпинделя в шпинделе выполнено центральное отверстие, в котором установлен толкатель, при этом толкатель выполнен такой длины, что при вдвинутом положении пиноли он взаимодействует одним своим торцом с торцом ходового винта, а другим торцом - с торцом центра или инструмента с конусной оправкой.
Для сверления отверстий задняя бабка снабжена механизмом фиксации шпинделя от вращения, который, в частности, может быть выполнен в виде закрепленного на шпинделе зубчатого колеса и установленных в пиноли гайки с наружной резьбой и зубчатой полумуфты с внутренними зубьями. При этом гайка закреплена на толкателе и зафиксирована от перемещения в осевом направлении относительно пиноли, а зубчатая полумуфта взаимодействует с гайкой по резьбе, закреплена от вращения относительно пиноли, установлена с возможностью перемещения относительно пиноли в осевом направлении и в крайнем, близком к шпинделю, положении входит в зацепление с зубьями зубчатого колеса шпинделя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена задняя бабка, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1.
Задняя бабка содержит корпус 1 с отверстием, в котором с возможностью перемещения в осевом направлении установлена пиноль 2. От вращения относительно корпуса пиноль удерживает сухарь 3, входящий в паз 4 пиноли. В пиноли выполнено центральное отверстие 5, а с обоих торцов - ступенчатые отверстия. С одного торца пиноли в ее ступенчатом отверстии на подшипниках установлен шпиндель 6. С другого торца пиноли в ее ступенчатом отверстии установлена гайка 7. Гайка установлена в пиноли с возможностью перемещения в осевом направлении. Крышка 8 ограничивает перемещение гайки относительно пиноли в направлении "от шпинделя" (по фиг.1 - вправо). От вращения относительно пиноли гайку удерживает шпонка 9. Между торцом гайки, обращенным к шпинделю, и торцом ступенчатого отверстия установлен пакет тарельчатых пружин 10. Между
крышкой 8 и гайкой 7 установлена шайба 11. Шайба 11 имеет такую толщину, что при ее установке пакет тарельчатых пружин оказывается сжатым усилием заневоливания, выше которого зависимость между осевой силой и осевым сжатием пакета носит характер, близкий к линейному.
Ходовой винт 12 установлен в центральном отверстии 5 пиноли, взаимодействует с гайкой 7 по резьбе и при помощи втулок 13, 14, 15, фланца 16 и упорных подшипников 17, 18 закреплен от перемещения относительно корпуса в осевом направлении. Привод вращения ходового винта выполнен в виде электродвигателя 19, зубчатой передачи 20, 21 и червячной передачи 22, 23. Червячное колесо 23 установлено на подшипниках на фланце 24. Вращение от червячного колеса на ходовой винт передается через штифт 25, втулку 26 и находящуюся с ней в зацеплении втулку 14, взаимодействующую с ходовым винтом при помощи шлицевого соединения.
Корпус снабжен съемной крышкой 27, установленной со стороны, противоположной шпинделю. Датчик силы 28 установлен между фланцем 16 и крышкой 27. Таким образом, для получения доступа к датчику, достаточно снять крышку 27. В качестве датчика силы используется датчик, выдающий сигнал при его сжатии, например тензометрический или пьезоэлектрический датчик. При использовании датчика силы, имеющего форму таблетки, три датчика устанавливаются во фланце равномерно по окружности.
В шпинделе закреплен центр 29. В центральном отверстии шпинделя установлен толкатель 30. Толкатель выполнен такой длины, что при вдвинутом положении пиноли он взаимодействует одним своим торцом с торцом ходового винта 12, а другим торцом - с торцом центра 29. Толкатель предназначен для облегчения процесса извлечения центра из шпинделя.
Вместо центра в шпиндель может быть установлено сверло или другой инструмент с конусной оправкой. В этом случае шпиндель фиксируют от вращения. Механизм фиксации шпинделя от вращения выполнен в виде закрепленного на шпинделе зубчатого колеса 31 и установленных в пиноли
гайки 32 с наружной резьбой и зубчатой полумуфты 33 с внутренними зубьями. Гайка 32 закреплена на толкателе и при помощи вилки 34 зафиксирована от перемещения в осевом направлении относительно пиноли. Зубчатая полу муфта 33 посредством пальца 35 взаимодействует с резьбой гайки 32 и установлена с возможностью перемещения в осевом направлении относительно пиноли. От вращения относительно пиноли полумуфту 33 удерживает вилка 34, входящая в продольный паз 36 полумуфты. В крайнем, близком к шпинделю, положении зубчатая полумуфта 33 входит в зацепление с зубьями зубчатого колеса 31 шпинделя и, тем самым, фиксирует шпиндель от вращения.
Для вращения ходового винта 12 вручную при помощи рычага 37 выводят зубчатое колесо 21 из зацепления с шестерней 20 электродвигателя и вводят в зацепление с шестерней 38 ручного привода. Вращая маховичок 39, вращают ходовой винт.
Работает задняя бабка следующим образом. При сборке задней бабки между гайкой 7 и крышкой 8 устанавливают шайбу 11. После закрепления крышки 8 пакет тарельчатых пружин 10 оказывается сжатым усилием заневоливания. При этом датчик силы 28 остается ненагруженным.
К шпинделю прикрепляют патрон или центр 29.
По направляющим станины заднюю бабку подводят вплотную к торцу обрабатываемого изделия. Фиксируют положение задней бабки относительно станины. Включают привод вращения ходового винта 12. Вращаясь, ходовой винт взаимодействует по резьбе с гайкой 7. Поскольку винт закреплен от перемещения в осевом направлении, гайка начинает перемещаться в направлении обрабатываемого изделия (по фиг.1 - влево). Через пакет тарельчатых пружин 10 гайка 7 перемещает пиноль 2 в том же направлении. После того, как центр 29 своим конусом войдет в контакт с ответным конусом центрового отверстия в изделии, перемещение пиноли прекратится. Поскольку ходовой винт 12 продолжает вращаться, гайка 7, сжимая пакет тарельчатых пружин 10, продолжает перемещаться влево. Пакет тарельчатых
пружин давит на пиноль 2, та - на шпиндель 6, шпиндель - на центр 29, а последний поджимает изделие. С точно таким же усилием, но в обратном направлении, ходовой винт 12 через втулки 13, 14, 15, упорный подшипник 17 и фланец 16 давит на датчик силы 28. Таким образом, датчик силы показывает, с каким усилием центр 29 поджимает изделие. После достижения необходимой величины усилия поджима оператор отключает привод вращения ходового винта 12. Если выход с датчика подключен к системе ЧПУ станка, то отключение привода может производиться и по команде от системы ЧПУ.
После этого производят обработку изделия. В процессе обработки изделия происходит его нагрев. Нагреваясь, изделие удлиняется и давит на центр 29, тот - на шпиндель 6, а шпиндель - на пиноль 2. Пиноль, сжимая пакет тарельчатых пружин 10, перемещается вправо. Тарельчатые пружины давят на гайку 7, та - на ходовой винт 12, а ходовой винт через втулки 13, 14, 15, упорный подшипник 17 и фланец 16 давит на датчик силы 28. Таким образом, пакет тарельчатых пружин компенсирует удлинение изделия, вызванное его нагревом, а датчик силы показывает, с какой силой нагружены подшипники шпинделя 6. При достижении этой силой критического значения оператор отключает привод подачи режущего инструмента или станок в целом. После этого при помощи привода вращения ходового винта, или вручную - при помощи маховичка 39 - вращают ходовой винт 12 в обратную сторону и перемещают гайку 7 в направлении "от шпинделя" (по фиг.1 - вправо) настолько, чтобы усилие нагружения пиноли стало меньше критического. Если выход с датчика силы подключен к системе ЧПУ станка, то отключение привода подачи режущего инструмента или станка и вращение ходового винта в обратную сторону может производиться и по команде от системы ЧПУ.
После окончания обработки изделия ходовой винт при помощи привода его вращения или вручную - при помощи маховичка 39 - вращают в обратную сторону. Гайка 7 перемещается в направлении "от шпинделя".
Дойдя до упора в крышку 8, гайка начнет перемещать пиноль в направлении "от шпинделя", вдвигая ее в корпус бабки. Ходовой винт вращают до тех пор, пока центр 29 не выйдет из центрового отверстия изделия.
Для смены центра или инструмента, вставленного в шпиндель, вращая ходовой винт 12 в обратную сторону, вдвигают пиноль 2 в корпус задней бабки до отказа. При этом толкатель 30 одним своим торцом упрется в торец ходового винта, а другим торцом - в торец центра или инструмента и за счет этого вытолкнет центр или инструмент из шпинделя 6.
Для того чтобы просверлить в изделии отверстие, центр 29 вынимают из шпинделя. В толкатель 30 вставляют ключ и вращают его. Гайка 32, вращаясь, взаимодействует своей наружной резьбой с пальцем 35 зубчатой полумуфты 33. Поскольку гайка 32 удерживается вилкой 34 от перемещения в осевом направлении, а зубчатая полумуфта 33 этой же вилкой удерживается от вращения, то в результате взаимодействия пальца 35 с наружной резьбой гайки 32 зубчатая полу муфта 33 перемещается в осевом направлении в сторону шпинделя 6. В крайнем, близком к шпинделю, положении зубчатая полумуфта 33 своими зубьями входит в зацепление с зубьями зубчатого колеса 31 шпинделя. Таким образом, шпиндель 6 также оказывается зафиксированным от вращения. В шпиндель вставляют сверло или другой инструмент с конусной оправкой и подводят заднюю бабку к обрабатываемому изделию. За счет вращения изделия производят сверление отверстия.
Таким образом, до установки обрабатываемого изделия на станок датчик силы остается ненагруженным, а при установке изделия на станок и его обработке показывает именно усилия поджима изделия и нагрузку на подшипники шпинделя вследствие нагрева изделия. Конструкция задней бабки обеспечивает легкий доступ к датчику силы. Для этого достаточно снять крышку корпуса. Все это облегчает условия труда оператора станка, позволяет использовать заднюю бабку в автоматическом режиме, облегчает техническое обслуживание задней бабки.