ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА ТРУБОНАРЕЗНОГО СТАНКА

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к шпиндельным бабкам токарных трубонарезных станков.
Известна шпиндельная бабка специального токарного станка с ЧПУ РТ770ФЗ производства Рязанского станкостроительного завода, содержащая корпус, установленный в корпусе на подшипниках полый шпиндель, закрепленные на концах шпинделя левый и правый патроны, набор зубчатых колес, имеющий входной и выходной валы, при этом входной вал соединен с приводом вращения шпинделя, а с выходного вала вращение передается на шпиндель [РТ770Ф3.20.000СБ Бабка шпиндельная. Сборочный чертеж. 1992 г. РТ770Ф3.90.000СБ Патрон. Сборочный чертеж. 1992 г.] - прототип.
Недостатком этой шпиндельной бабки является то, что патроны в ней выполнены пружинно-пневматическими. Перемещение кулачков в этих патронах происходит за счет перемещения поршня пневмоцилиндра, встроенного в корпус патрона и соединенного с кулачками через систему рычагов. При зажиме изделия перемещение поршня происходит под действием девяти пакетов тарельчатых пружин, расположенных по окружности параллельно оси патрона. При разжиме изделия перемещение поршня происходит под действием давления сжатого воздуха, подаваемого между корпусом патрона и поршнем.
Для того, чтобы создать усилие, большее усилия, развиваемого девятью пакетами тарельчатых пружин, поршень пневмоцилиндра выполнен большого диаметра (730 мм). Изготовление поршней и гильз такого большого диаметра - трудоемкий и дорогостоящий процесс. Наличие системы рычагов, пакетов тарельчатых пружин, а также плавающего кольца, обеспечивающего самоцентрирование изделия, усложняет конструкцию патрона, увеличивает трудоемкость его изготовления.
Кроме того, поскольку корпус патрона вращается вместе со
шпинделем, то для того, чтобы при разжиме изделия подать сжатый воздух в полость между корпусом и поршнем, патрон необходимо остановить в определенном положении с высокой точностью и подвести к отверстию в корпусе конец трубки от магистрали сжатого воздуха. Для этого шпиндельная бабка оснащена датчиком положения шпинделя, тормозом шпинделя с гидравлическим приводом и устройством подачи конца трубки сжатого воздуха также с гидравлическим приводом. Все это усложняет конструкцию шпиндельной бабки, увеличивает трудоемкость ее изготовления.
Предлагаемая полезная модель направлена на упрощение конструкции шпиндельной бабки, снижение трудоемкости ее изготовления.
Для решения этой задачи в шпиндельной бабке, содержащей корпус, установленный в корпусе на подшипниках полый шпиндель, закрепленные на концах шпинделя левый и правый патроны, набор зубчатых колес,
<имеющий входной и выходной валы, при этом входной вал соединен с приводом вращения шпинделя, а с выходного вала вращение передается на шпиндель, согласно полезной модели, каждый из патронов выполнен спирально-реечным и содержит корпус, спиральный диск, установленный в корпусе с возможностью вращения, ползушки, установленные в радиальных пазах корпуса, и кулачки, соединенные с ползушками, при этом на торце спирального диска выполнена спираль с зубьями прямоугольного профиля, а на ползушках выполнены рейки с зубьями прямоугольного профиля, взаимодействующие со спиралью спирального диска, к спиральному диску каждого из патронов прикреплено соосное с ним зубчатое колесо с наружными зубьями, а шпиндельная бабка снабжена установленным в корпусе параллельно оси шпинделя скользящим валом, приводом вращения скользящего вала и приводом его перемещения в осевом направлении, при этом на концах скользящего вала закреплены зубчатые шестерни, и скользящий вал установлен с возможностью перемещения в осевом направлении таким образом, что в крайних положениях вала его шестерни
входят в зацепление с зубчатыми колесами патронов.
Привод вращения скользящего вала содержит закрепленный на корпусе шпиндельной бабки электродвигатель, входной вал, соединенный при помощи муфты с валом электродвигателя, закрепленную на входном валу шестерню, зубчатое колесо, установленное на подшипниках соосно скользящему валу и находящееся в зацеплении с шестерней входного вала, а также втулку, установленную на скользящем валу с возможностью передачи вращения валу и с возможностью перемещения вала относительно втулки в осевом направлении, и закрепленную от перемещения в осевом направлении относительно корпуса. При этом зубчатое колесо и втулка выполнены с возможностью передачи вращения от зубчатого колеса втулке.
Для преодоления силы трения между рейками ползушек и спиралью спирального диска зубчатое колесо и втулка выполнены с возможностью поворота зубчатого колеса относительно втулки на угол 90...360 град при смене направления вращения зубчатого колеса. А именно: на зубчатом колесе выполнен торцовый выступ в виде сектора кольца, а на втулке выполнен радиальный выступ в виде сектора диска. При этом зубчатое колесо и втулка установлены таким образом, что при повороте вокруг своей оси зубчатое колесо боковой поверхностью своего торцового выступа взаимодействует с боковой поверхностью радиального выступа втулки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена шпиндельная бабка, вид спереди; на фиг.2 - вид А по фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В по фиг.2; на фиг.5 - разрез Г-Г по фиг.4; на фиг.6 - разрез Д-Д по фиг.5.
Шпиндельная бабка содержит корпус 1, установленный в корпусе на. подшипниках полый шпиндель 2, закрепленные на концах шпинделя левый 3 и правый 4 патроны и набор зубчатых колес. Посредством шкива 5 и ременной передачи входной вал 6 набора зубчатых колес соединен с приводом вращения шпинделя (не показан). На входном валу с возможностью перемещения в осевом направлении установлены шестерни 7,
8. На выходном валу 9 закреплены зубчатые колеса 10, 11, 12. Зубчатое колесо 12 находится в зацеплении с зубчатым колесом 13, закрепленным на шпинделе.
Каждый из патронов выполнен спирально-реечным, и содержит корпус 14 (15 - для правого патрона), в котором с возможностью вращения установлен спиральный диск 16 (17). На торце спирального диска выполнена спираль с зубьями прямоугольного профиля. В радиальных Т-образных пазах, выполненных в корпусе, установлены ползушки 18 (19) и кулачки 20 (21). На ползушках выполнены рейки с зубьями прямоугольного профиля, взаимодействующие со спиралью спирального диска. Поверхности ползушек и кулачков, обращенные друг к другу, выполнены в виде полуцилиндров. В образованные этими поверхностями цилиндры вставлены винты 22 (23) с трапецеидальной наружной резьбой. На полуцилиндрических поверхностях кулачков также выполнена трапецеидальная резьба. От перемещения относительно ползушек в осевом направлении винты удерживаются сухарями 24 (25), выполненными в форме полуколец и вставленными в кольцевые пазы, выполненные в ползушках и винтах. В торцах винтов выполнены отверстия под ключ. Таким образом, при вращении винта ползушка и винт остаются неподвижными, а кулачок перемещается в радиальном направлении за счет взаимодействия своей резьбовой поверхностью с резьбой винта. За счет этого осуществляется индивидуальная настройка положения каждого кулачка.
К спиральному диску 16 левого патрона прикреплено соосное с ним зубчатое колесо 26 с наружными зубьями, а к спиральному диску 17 правого патрона прикреплено соосное с ним зубчатое колесо 27.
Скользящий вал 28 установлен параллельно оси шпинделя в подшипниках скольжения, закрепленных в корпусе. Привод вращения скользящего вала содержит электродвигатель 29, входной вал 30, шестерню 31, зубчатое колесо 32 и втулку 33. Входной вал при помощи муфты соединен с валом электродвигателя. Шестерня 31 закреплена на входном
валу. Зубчатое колесо 32 находится в зацеплении с шестерней и установлено на подшипниках соосно скользящему валу. Втулка 33 соединена со скользящим валом при помощи шлицевого соединения и закреплена от перемещения в осевом направлении относительно корпуса. На втулке выполнен радиальный выступ 34 в виде сектора диска, а на зубчатом колесе выполнен торцовый выступ 35 в виде сектора кольца. При повороте вокруг своей оси зубчатое колесо 32 боковой поверхностью своего торцового выступа взаимодействует с боковой поверхностью радиального выступа втулки 33. Таким образом, при смене направления вращения зубчатое колесо 32 поворачивается относительно втулки 33 на некоторый угол, прежде чем войдет с ней в зацепление. Величина угла поворота зависит от размеров выступов на зубчатом колесе и втулке. При углах секторов выступов, равных 60°, угол поворота будет равен 240°. Угол поворота, меньший 90°, нецелесообразен, так как при малом угле поворота зубчатое колесо 32 не успевает набрать необходимой скорости. Угол поворота, больший 360°, трудно реализуем на практике.
Привод перемещения скользящего вала в осевом направлении содержит гидроцилиндры 36, 37, шток 38, ось 39 и вилку 40, закрепленную на штоке. Положение скользящего вала отслеживается при помощи бесконтактных датчиков 41, закрепленных на оси 42.
На концах скользящего вала закреплены шестерни 43, 44. При крайнем левом положении скользящего вала шестерня 43 входит в зацепление с зубчатым колесом 26 левого патрона, а при крайнем правом положении скользящего вала шестерня 44 входит в зацепление с зубчатым колесом 27 правого патрона.
Работает шпиндельная бабка следующим образом. Подлежащую обработке трубу через полый шпиндель подают в зону обработки станка. При помощи гидроцилиндра 36, штока 38 и вилки 40 перемещают скользящий вал 28 в крайнее правое положение. При этом шестерня 44 скользящего вала входит в зацепление с зубчатым колесом 27 правого патрона. Включают
электродвигатель 29 привода вращения скользящего вала. От электродвигателя вращение через шестерню 31 передается зубчатому колесу 32. После того, как зубчатое колесо 32 боковой поверхностью своего торцового выступа 35 войдет в зацепление с боковой поверхностью радиального выступа 34 вилки 33, вращение от зубчатого колеса 32 начнет. передаваться вилке 33, а от последней - скользящему валу 28. Через шестерню 44 вращение начнет передаваться зубчатому колесу 27 и спиральному диску 17 правого патрона. За счет взаимодействия спирали спирального диска 17 с рейками ползушек 19 последние начнут перемещаться к оси патрона. Благодаря сухарям 25 и винтам 23 вместе с ползушками начнут перемещаться и кулачки 21. Контроль усилия зажима трубы кулачками осуществляется при помощи реле максимального тока электродвигателя. При срабатывании реле электродвигатель 29 отключается.
После этого при помощи гидроцилиндра 37, штока 38 и вилки 40: скользящий вал 28 перемещают в крайнее левое положение. Шестерня 43 скользящего вала входит в зацепление с зубчатым колесом 26 левого патрона. После этого включают электродвигатель 29 и производят зажим трубы кулачками левого патрона. После зажима перемещают скользящий вал в среднее положение так, чтобы шестерни 43 и 44 не входили в зацепление с зубчатыми колесами патронов.
Далее производят нарезание резьбы на конце трубы. При этом вращение шпинделю передается от привода вращения шпинделя (не показан) через ременную передачу, шкив 5, вал 6, шестерни 7 или 8, зубчатые колеса 10 или 11, зубчатое колесо 12 и шестерню 13.
По окончании обработки трубы электродвигатель привода вращения шпинделя выключают. Перемещают скользящий вал в крайнее левое положение, так чтобы шестерня 43 вошла в зацепление с зубчатым колесом 26 левого патрона. Включают вращение электродвигателя 29 в обратную сторону (на разжим). Через шестерню 31 вращение передается зубчатому колесу 32. Зубчатое колесо 32 начнет вращаться в направлении,
противоположном направлению вращения при зажиме трубы. Так как зубчатое колесо 32 и втулка 33 выполнены с возможностью поворота зубчатого колеса относительно втулки, то в первоначальный момент втулка 33 остается неподвижной. После того, как зубчатое колесо 32 повернется на 240°, оно с ударом войдет в зацепление своим торцовым выступом 35 с радиальным выступом 34 втулки 33. За счет использования энергии удара преодолевается сила трения покоя между спиралью спирального диска 16 и рейками ползушек 18. При дальнейшем вращении спирального диска ползушки расходятся в радиальном направлении и кулачки перестают зажимать трубу.
После этого перемещают скользящий вал 28 в крайнее правое положение и точно так же разжимают кулачки правого патрона. После чего вынимают трубу из шпинделя.
Таким образом, предлагаемая шпиндельная бабка обладает большей простотой конструкции и менее трудоемка в изготовлении, чем прототип. Данное техническое решение реализовано в конструкции шпиндельной бабки специального трубонарезного станка РТ983Ф308, производимого Рязанским станкостроительным заводом.