РЕВОЛЬВЕРНАЯ ГОЛОВКА С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ МЕХАНИЗМОМ И ВИНТОВОЙ ПАРОЙ ДЛЯ ТОКАРНОГО СТАНКА С ЧПУ

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению и может использоваться на металлорежущих станках с ЧПУ, преимущественно токарной группы.
Из уровня техники известны конструкции револьверных головок с механическими и гидравлическими системами, обеспечивающими осевое перемещение и поворот на заданный угол диска револьверной головки с режущими инструментами, защищенные охранными документами и опубликованные как в России, так и за рубежом в период с 1979 до 2012 годы.
Как правило, револьверные головки имеют двигатель и механизм для продольного перемещения и вращения револьверной головки или изготовленные в гидрофицированном исполнении с гидроцилиндром для осевого движения револьверной головки и гидроцилиндром (или гидродвигателем) для углового поворота диска револьверной головки.
Недостатками таких конструкций револьверных головок является сложная кинематика механизмов, размещенных в корпусе головки, или наличие гидравлических цилиндров 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 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 снабжены специальным цилиндром, расположенным в поворотном инструментальном диске. Он 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. Вращение приводного вала осуществляется от электродвигателя через цилиндрические зубчатые колеса и передается на коническое зубчатое колесо, установленное на другом его конце, которое при зацеплении с коническим колесом штока, введенного в зацепление с инструментальной оправкой, передает вращение инструменту.
Механическая система такой конструкции описана в изобретении по авторскому свидетельству SU 1323245 A1, опубликованному 15.07.1987 г. У головки имеется поворотная часть с инструментальными шпинделями, приводимая во вращение от одного регулируемого электродвигателя через зубчатый блок и приводные колеса, передающие вращение на вал, соединенный с диском револьверной головки для его поворота, а также имеется возможность от этого же двигателя передать вращение на оправку с осевым инструментом для обеспечения вращения этого инструмента.
Недостатками этого аналога является сложная кинематика с передачей вращения на осевые инструменты через зубчатые колеса и полумуфты приводного вала.
Подобная система включения вращения инструментов имеет место и в конструкции револьверной головки, принятой нами за прототип по патенту RU 2077412 C1, опубликованному 20.04.1997 г.
Револьверная головка по этому патенту содержит 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. Одновременно, смещает конечный вал, имеющий на окончании, обращенном к поворотной планшайбе, зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубчатым колесом инструментальной оправки, выводя это зубчатое колесо из зацепления.
В рассматриваемом прототипе, используется один электродвигатель для выполнения всех рабочих движений, обеспечивающих возможность обработки различными инструментами.
К недостаткам конструкции по прототипу 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;
- наличие конечного вала с зубчатым колесом, при осевом смещении которого с помощью специального поводка, обеспечивается введение в зацепление зубчатого колеса вала с зубчатым колесом инструментальной оправки;
- 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, закрепленном на хвостовой части оправки с инструментом из-за возможности торцевого соударения зубьев зубчатых колес;
- наличие муфты включения привода вращения инструментов.
Задачей полезной модели является существенное упрощение кинематики револьверной головки путем исключения сложных механических приводов или не менее сложных гидравлических механизмов для приводов рабочих движений револьверной головки, за счет применения цилиндра с дешевым энергоносителем - сжатым воздухом и шарико-винтовой пары (ШВП) для поворота инструментального диска револьверной головки на необходимый угол.
Технический результат состоит в том, что исключение сложных механических или гидравлических механизмов повышает долговечность работы револьверных головок, кроме того, снижается трудоемкость обслуживания и их ремонта при сокращении стоимости изготовления и обеспечении возможности использования различных инструментов, в том числе и вращающихся осевых.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - револьверная головка в сборе с пневматическим приводом и ШВП для поворотного движения инструментального диска;
На фиг. 2 - храповой механизм револьверной головки;
На левой части гайки (см. фиг. 2) сформированы зубья, взаимодействующие с подпружиненным храповиком, удерживающим винтовую гайку ШВП от вращения вместе с валом при движении вала в левую сторону.
На фиг. 3 - вилка, закрепленная на штоке основного пневматического цилиндра и взаимодействующая с помощью роликов, входящих в паз винтовой гайки;
На фиг. 4 - внутренняя торцевая поверхность инструментального диска с отверстиями под крепление оправок с режущими инструментами и отверстиями с установленными в них втулками для фиксации инструментального диска;
Сущность предложенной полезной модели заключается в том, что револьверная головка с пневматическим механизмом и винтовой парой для токарного станка с числовым программным управлением (ЧПУ), содержит корпус с крышкой, поворотный инструментальный диск, гнезда которого предназначены для размещения оправок с режущими инструментами, и привод, обеспечивающий вращение поворотного инструментального диска, отличие согласно полезной модели состоит в том, что она снабжена шарико-винтовой парой (ШВП), выполненной в виде вала, на выходной части которого, установлен поворотный инструментальный диск, и гайки с винтовыми канавками и зубчатым венцом на части гайки, основным пневмоцилиндром, размещенным в крышке корпуса револьверной головки, ось поршня которого параллельна оси ШВП, закрепленной на штоке поршня основного пневмоцилиндра вилкой, храповиком, установленным в корпусе револьверной головки с противоположной стороны основного пневмоцилиндра, двумя пневмоцилиндрами, закрепленными на диаметрально противоположных сторонах внутри корпуса револьверной головки, штоки поршней которых соединены с фиксаторами, выполненными с коническими заходными частями, при этом винтовая гайка ШВП 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.
Предлагаемая револьверная головка состоит из корпуса 1, устанавливаемого на суппорте токарного станка с числовым программным управлением (ЧПУ) для подвода режущего инструмента, закрепленного в поворотном инструментальном диске 2 револьверной головки по поверхностям отверстий Ε к обрабатываемой детали. Инструментальный диск 2, соединен через шпонку и закреплен с помощью болта и шайбы 4 на выходной части вала 3 установленного в корпусе 1 на двух радиально упорных подшипниках 5 с исключением возможности его осевого смещения. На наружной поверхности вала 3, расположенной между двумя подшипниками 5, сформирована винтовая канавка, по которой перемещаются шарики, взаимодействующие с винтовой гайкой 6, которая вместе с валом 3 образуют шарико-винтовую пару (ШВП).
На винтовой гайке 6 ШВП на одной из ее сторон, сформирован кольцевой паз, в который входят ролики вилки 7, закрепленной на штоке основного пневматического цилиндра 8, благодаря которому вилка 7 может перемещать винтовую гайку 6 ШВП в осевом направлении. С другой стороны винтовой гайки 6 нарезаны зубья храпового механизма взаимодействующего с храповиком 9, установленным на жестко закрепленную за счет винта, вворачиваемую в корпус 1, втулку 10. Между храповиком 9 и корпусом 1 установлена пружина 11 с торцевым зацеплением с храповиком 9.
На диаметрально противоположных сторонах внутри корпуса 1 револьверной головки закреплены два корпуса пневмоцилиндров 12, штоки поршней которых соединены с фиксаторами 13, выполненными с коническими заходными частями, входящими, при необходимости центрирования инструментального диска 2 во втулки 14. Втулки 14 с коническими заходными поверхностями под фиксаторы 13 расположены между гнездами под оправки с режущими инструментами и в количестве, соответствующем количеству, размещаемых в инструментальном диске 2, гнезд под оправки с режущими инструментами.
По периферии корпуса 1 револьверной головки, примыкая к торцу инструментального диска 2, размещена круговая резиновая манжета 15, исключающая попадание в стык между корпусом 1 и торцом инструментального диска 2 загрязнений.
Работа предлагаемой револьверной головки осуществляется следующим образом.
По команде от системы ЧПУ токарного станка осуществляется расфиксация инструментального диска 2 при подаче воздуха в полости пневмоцилиндров 12, обеспечивающих перемещение фиксаторов 14 в крайнее положение. Затем включается подача воздуха в полость основного пневмоцилиндра 8 и вилка 7 начинает перемещать винтовую гайку 6 ШВП. В этот момент храповик 9 удерживает винтовую гайку 6 ШВП, исключая ее вращение, что приводит к повороту вала 3 относительно винтовой гайки 6 ШВП без его осевого перемещения. Угол поворота вала 3 и, следовательно, инструментального диска 2, зависит от числа гнезд под оправку инструментов в инструментальном диске 2 и ограничивается величиной хода поршня основного пневмоцилиндра 8, связанного с вилкой 7. После поворота инструментального диска 2 на определенный угол, от системы ЧПУ металлорежущего станка поступает команда на подачу воздуха в полости пневмоцилиндров 12, фиксаторы 13 которых входят во втулки 14 инструментального диска 2 и обеспечивают его угловую фиксацию. Винтовая гайка 6 ШВП возвращается в исходное положение при движении поршня основного пневмоцилиндра 8 при не вращающемся вале 3. Это обеспечивается свободным вращением винтовой гайки 6 за счет проскакивания храповика 9 по зубчатой поверхности, сформированной на части винтовой гайки 6 ШВП. После возврата винтовой гайки 6 ШВП в крайнее положение, механизмы револьверной головки готовы к повторению рабочего цикла.
После завершения обработки детали соответствующим инструментом этот цикл работы револьверной головки повторяется.
Таким образом, используя в народном хозяйстве предлагаемую полезную модель с простой конструкцией револьверной головки, в которой поворот инструментального диска осуществляется от пневмоцилиндра с помощью винтовой пары, позволит отказаться от сложных механизмов, размещенных в корпусе револьверной головки, использовать дешевый энергоноситель, повысить производительность обработки на металлорежущих станках при исключении необходимости использования традиционных конструкций револьверных головок.