РЕВОЛЬВЕРНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ТОКАРНОГО СТАНКА С ЧПУ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ПОВОРОТА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ДИСКА

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может использоваться на металлорежущих станках с ЧПУ, преимущественно токарной группы.
Из уровня техники известны конструкции револьверных головок с механическими и гидрофицированными системами, обеспечивающими осевое перемещение поворота на заданный угол диска револьверной головки с режущими инструментами.
Как правило, револьверные головки имеют двигатель и механизм для продольного перемещения и вращения револьверной головки или изготавливаются в гидрофицированном исполнении.
Недостатками таких конструкций револьверных головок является сложная кинематика механизмов, размещенных в корпусе головки, или наличие гидравлических цилиндров, в том числе для выполнения необходимых движений для смены инструментов, заключающихся в расфиксации головки при осевом ее смещении и повороте на угол, зависящий от числа гнезд под установку инструментов.
Гидравлические приводы упрощают кинематику механизмов револьверных головок, но требуют оснащения станков дополнительным оборудованием, таким как: гидробак, насос высокого давления, управляющая гидроаппаратура, соединительные шланги высокого давления для подвода масла к револьверной головке, расположенной на суппорте, имеющем продольное и поперечное перемещения. Все это приводит к повышению стоимости станка.
Кроме того, гидрофицированные головки часто снабжены специальным цилиндром, расположенным в поворотном инструментальном диске, который предназначен для подвода штока с коническим зубчатым колесом к оправке инструмента для передачи ей вращения через приводной вал от механизма, расположенного в корпусе револьверной головки. В этом случае требуется качественное уплотнение на стыке поворотного инструментального диска и корпуса револьверной головки.
6:
Например, известна конструкция револьверной головки, имеющая вращение инструментов, по патенту на изобретение (RU 2077412 С1, МПК В23В 29/32, опубл. 20.04.1997 г.), и содержащая корпус, установленную на нем поворотную часть (планшайбу) с инструментальными шпинделями и силовой цилиндр, шток которого при осевом перемещении расфиксирует планшайбу с инструментами; поводком смещает зубчатый блок до входа его в зацепление с зубчатым колесом электродвигателя, обеспечивающего вращение поворотной планшайбы.
В этой конструкции используется один электродвигатель для выполнения всех рабочих движений, обеспечивающих возможность обработки различными инструментами.
К недостаткам данной конструкции можно отнести следующее:
- использование в нем гидроцилиндра усложняет конструкцию головки, вызывая необходимость дополнительно оснащать станок гидрооборудованием, включающим: гидробак, точную управляющую аппаратуру, насос, металлические трубки или шланги высокого давления, фильтры очистки масла;
- необходимо надежно решить вопрос о подводе масла от гидросистемы станка к револьверной головке, размещенной на суппорте, который имеет линейные перемещения по двум направлениям;
- необходимость иметь подшипник в конструкции поводка с тем, чтобы конечный вал мог иметь вращение в отверстии неподвижного поводка;
- отсутствие гарантированного введения в зацепление зубьев зубчатого колеса конечного вала при осевом его перемещении с зубчатым колесом, закрепленным на хвостовой части оправки с инструментом из-за возможности торцевого соударения зубьев зубчатых колес;
- наличие специальной муфты включения привода вращения инструментов.
Из уровня техники также известна револьверная головка с пневматическим механизмом и винтовой парой для токарного станка с ЧПУ по патенту на полезную модель (RU 151709, МПК - 2006.01: В23В 29/32, опубликованный 10.04.2015 г.), принятая нами за прототип и содержащая корпус с крышкой и размещенным в ней основным пневмоцилиндром, шарико-винтовой парой (ШВП), на выходной части которого установлен поворотный инструментальный диск с гнездами, предназначенными для размещения оправок с режущими инструментами, двумя пневмоцилиндрами для фиксации инструментального диска, закрепленными на диаметрально противоположных сторонах внутри корпуса револьверной головки, штоки поршней которых соединены с фиксаторами, при этом винтовая гайка, при движении поршня основного пневмоцилиндра для поворота упомянутого инструментального диска, имеет возможность перемещения относительно вала ШВП без вращения за счет стопорения храповиком и поворота вала с инструментальным диском на необходимый угол с последующей фиксацией его положения двумя упомянутыми фиксаторами.
К недостаткам револьверной головки по прототипу можно отнести сложность изготовления шарико-винтовой пары и сложность регулирования угла поворота инструментального диска.
Задачей полезной модели является снижение стоимости револьверной головки путем существенного упрощения ее конструкции.
Технический результат заключается в том, что в полезной модели предложена простая, но эффективная конструкция револьверной головки, при которой инструментальный диск револьверной головки поворачивается на необходимый угол благодаря возвратно-поступательному движению штока основного пневмоцилиндра при использовании вала с установленным на нем съемным зубчатым венцом, к которому зубчатая рейка поджата спиральной пружиной.
Технический результат достигается за счет того, что револьверная головка для токарного станка с ЧПУ, содержащая инструментальный диск с гнездами для размещения оправок с режущими инструментами, жестко соединенный с валом и установленный с возможностью поворота на корпусе, в котором размещен пневматический привод поворота инструментального диска, включающий основной пневмоцилиндр с вилкой, установленной на штоке его поршня и связанной посредством зубчатой передачи с упомянутым валом, и пневмоцилиндры с фиксаторами для фиксации инструментального диска, установленные на двух диаметрально противоположных сторонах корпуса, в отличие от прототипа, снабжена спиральной пружиной, одним концом связанной с корпусом, при этом упомянутая зубчатая передача в ней выполнена в виде зубчатой рейки, один конец которой соединен с упомянутой вилкой, а другой конец - с спиральной пружиной, и съемного зубчатого венца, установленного на валу, зубья которых выполнены с модулем не более 2 мм, передним углом 10 градусов и задним углом 55 градусов, причем упомянутая спиральная пружина размещена с возможностью поджатия зубчатой рейки к зубчатому венцу с усилием, обеспечивающим их зацепление при прямом ходе штока основного пневмоцилиндра и перемещение зубчатой рейки без зацепления с зубчатым венцом с сохранением его неподвижного положения при возвратном ходе штока основного пневмоцилиндра.
Дополнительные отличия револьверной головки заключаются в том, что в ней:
- основной пневмоцилиндр установлен вертикально относительно упомянутого корпуса;
- съемный зубчатый венец жестко установлен на упомянутом валу посредством шпоночного или шлицевого соединения или посредством посадки с нагревом;
- упомянутые зубчатый венец и зубчатая рейка выполнены с числом зубьев, равным 36, и их шагом, равным 6,28 мм.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - револьверная головка, вид в 3D с вертикальным расположением основного пневмоцилиндра; на фиг. 2 - револьверная головка, вид в разрезе; на фиг. 3 - револьверная головка, вид спереди; на фиг. 4 - вид зацепления зубьев зубчатого венца с зубьями зубчатой рейки.
Револьверная головка по полезной модели содержит поворотный инструментальный диск 1 с гнездами для размещения оправок с режущими инструментами, корпус 2 с крышкой (условно не показана), вал 3 со съемным зубчатым венцом 4, жестко соединенный с инструментальным диском 1; зубчатую рейку 5 (зубья венца 4 и рейки 5 выполнены с модулем не более 2 мм, передним углом 10 градусов и задним углом 55 градусов - см. таблицу); и основной пневмоцилиндр 6, шток поршня которого связан через вилку 7 с зубчатой рейкой 5, предназначенной для ее продольного перемещения; а также спиральную пружину 8, один конец которой прикреплен к зубчатой рейке 5, а другой конец закреплен на корпусе 2 револьверной головки. При этом спиральная пружина 8 размещена с возможностью поджатия зубчатой рейки 5 к зубчатому венцу 4 с усилием, обеспечивающим их зацепление при прямом ходе штока основного пневмоцилиндра 6 и перемещение зубчатой рейки 5 без зацепления с зубчатым венцом 4 с сохранением его неподвижного положения при возвратном ходе штока пневмоцилиндра 6.
Для фиксаций инструментального диска 1 служат установленные в корпусе 2 на двух диаметрально противоположных его сторонах пневмоцилиндры 9, снабженные фиксаторами 10.
Параметры зубьев зубчатого венца 4 и зубчатой рейки 5 в предлагаемой револьверной головке приведены в таблице:
Работа револьверной головки по полезной модели осуществляется следующим образом.
После выполнения инструментом, закрепленным в одном из гнезд инструментального диска 1, какой-либо операции, последний необходимо повернуть до выхода на рабочую позицию нового инструмента, установленного в следующем его гнезде. В этот момент подается сигнал от ЧПУ станка на расфиксацию диска 1, осуществляемую работой пневмоцилиндров 9 с фиксаторами 10, и на включение перемещения штока поршня основного пневмоцилиндра 6 вперед, которое вызывает поворот вала 3 с установленным на нем зубчатым венцом 4, к которому пружиной 8 поджата зубчатая рейка 5, соединенная со штоком поршня пневмоцилиндра 6 через вилку 7.
При ходе вперед штока пневмоцилиндра 6 зубчатая рейка 5 зацепляется с аналогичными зубьями зубчатого венца 4. При возвратном ходе штока пневмоцилиндра 6 спиральная пружина 8, поджимающая зубчатую рейку 5, позволяет ее зубьям проскакивать по зубьям зубчатого венца 4, сохраняя его неподвижное положение.
При необходимости шток поршня основного пневмоцилиндра 6 может совершить несколько возвратно-поступательных перемещений для обеспечения поворота инструментального диска 1 на необходимый угол, который в зависимости от количества инструментальных гнезд может быть различным.
По завершении поворота инструментального диска 1 на заданный угол, зависящий от числа рабочих инструментальных позиций на нем, его фиксация в положении обработки осуществляется посредством фиксаторов 10 при соответствующем срабатывании пневмоцилиндров 9 по сигналу от ЧПУ станка.
Предложенная конструкция револьверной головки проста в изготовлении, так как имеет всего лишь два основных элемента: вал с зубчатым венцом и зубчатую рейку. При износе зубьев зубчатого венца его легко заменить, так как он является съемным элементом, при этом установить зубчатый венец на вал можно либо посредством шлицевого или шпоночного соединения, либо посредством посадки с нагревом.