ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА ТОКАРНОГО СТАНКА

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к шпиндельным бабкам тяжелых токарных станков.
Известна шпиндельная бабка тяжелого токарно-винторезного станка РТ317РФ3-6 производства Рязанского станкостроительного завода, содержащая корпус, установленный в корпусе на подшипниках полый шпиндель, закрепленное на шпинделе зубчатое колесо с делительным диаметром, равным 375 мм, закрепленный на шпинделе патрон, на котором закреплено зубчатое колесо с внутренними зубьями и с делительным диаметром, равным 600 мм, основной набор зубчатых колес, имеющий входной вал, соединенный с приводом вращения шпинделя, и выходной вал, дополнительный набор зубчатых колес и механизм переключения привода, при одном положении которого вращение с выходного вала передается на зубчатое колесо шпинделя, а при другом его положении вращение с выходного вала через дополнительный набор зубчатых колес передается на зубчатое колесо патрона [РТ317РФ3-6.00.000РЭ Станок токарный с ЧПУ. Руководство по эксплуатации. лист 24].
Для передачи изделию вращения с большой скоростью механизм переключения привода передает вращение с выходного вала на закрепленное на шпинделе зубчатое колесо с делительным диаметром, равным 375 мм. Для того, чтобы передать изделию большой крутящий момент, необходимый для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов, механизм переключения привода передает вращение с выходного вала через дополнительный набор зубчатых колес на закрепленное на патроне зубчатое колесо с делительным диаметром, равным 600 мм.
Недостатком этого станка является то, что закрепленное на патроне зубчатое колесо имеет внутренние зубья. Зубья таких колес трудно шлифовать, в результате чего такие зубчатые колеса имеют невысокую
точность, а это, в свою очередь, приводит к снижению точности обрабатываемых на станке изделий. Кроме того, поскольку это зубчатое колесо закреплено на патроне, то большой крутящий момент изделию можно передать только в том случае, если оно закреплено в патроне. Поэтому на этом станке нельзя обрабатывать изделия из труднообрабатываемых материалов при их закреплении в центрах. Это сужает технологические возможности станка.
Закрепление на шпинделе зубчатого колеса с делительным диаметром, равным 375 мм, не позволяет сделать диаметр отверстия в шпинделе, большим 150 мм. Поэтому на этом станке нельзя обрабатывать прутки и трубы диаметром, большим 140 мм, при их подаче в зону обработки через отверстие в шпинделе. Это также сужает технологические возможности станка.
Известна также шпиндельная бабка трубонарезного станка РТ993РФ3 производства Рязанского станкостроительного завода, содержащая корпус, установленный в корпусе на подшипниках полый шпиндель, закрепленное на шпинделе зубчатое колесо с делительным диаметром, большим 600 мм, входной вал, на котором установлено, по меньшей мере, одно зубчатое колесо, и который соединен с приводом вращения шпинделя, предшпиндельный вал, на котором установлены, по меньшей мере, два зубчатых колеса, первое из которых находится в зацеплении с зубчатым колесом входного вала, а второе - в зацеплении с зубчатым колесом шпинделя. [РТ993РФ3.00.000РЭ Станок трубонарезной с ЧПУ. Руководство по эксплуатации. лист 24] - прототип.
Шпиндель этой бабки имеет отверстие диаметром 460 мм. Это позволяет обрабатывать на станке трубы диаметром до 450 мм при их подаче в зону обработки через отверстие в шпинделе.
Однако в этой шпиндельной бабке, по причине небольшого значения передаточного числа зубчатых передач, увеличение крутящего момента на шпинделе по отношению к крутящему моменту на входном валу происходит
также незначительно (не более чем в 12 раз). Поэтому эту шпиндельную бабку нельзя использовать для тяжелых токарных станков, требующих приложения значительного крутящего момента при обработке изделий из труднообрабатываемых материалов.
Предлагаемая полезная модель направлена на расширение технологических возможностей шпиндельной бабки за счет обеспечения возможности ее использования как для обработки, требующей значительных скоростей вращения изделия при сравнительно небольших крутящих моментах, так и для обработки, требующей больших крутящих моментов при малых скоростях вращения изделия.
Для решения этой задачи шпиндельная бабка, содержащая корпус, установленный в корпусе на подшипниках полый шпиндель, закрепленное на шпинделе зубчатое колесо с делительным диаметром, большим 600 мм, входной вал, на котором установлено, по меньшей мере, одно зубчатое колесо, и который соединен с приводом вращения шпинделя, предшпиндельный вал, на котором установлены, по меньшей мере, два зубчатых колеса, первое из которых находится в зацеплении с зубчатым колесом входного вала, а второе - в зацеплении с зубчатым колесом шпинделя, согласно полезной модели снабжена промежуточным валом с, по меньшей мере, двумя зубчатыми колесами, входной вал разделен на два соосных полувала - левый и правый - так, что зубчатое колесо вала располагается на правом полувалу, а с приводом вращения шпинделя соединен левый полувал, правый полувал снабжен вторым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении со вторым зубчатым колесом промежуточного вала, на конце правого полувала, обращенном к торцу левого полувала, закреплена зубчатая полумуфта с внутренними зубьями, на левом полувалу установлено с возможностью перемещения в осевом направлении зубчатое колесо с числом зубьев, равным числу зубьев зубчатой полумуфты правого полувала, шпиндельная бабка снабжена механизмом перемещения зубчатого колеса левого полувала в осевом направлении, в
крайнем правом положении зубчатое колесо левого полувала входит в зацепление с зубчатой полумуфтой правого полувала, а в крайнем левом положении оно входит в зацепление с первым зубчатым колесом промежуточного вала, при этом число зубьев зубчатого колеса левого полувала меньше числа зубьев первого зубчатого колеса промежуточного вала, а число зубьев второго зубчатого колеса промежуточного вала меньше числа зубьев второго зубчатого колеса правого полувала.
Для расширения диапазона частот вращения шпинделя на правом полувалу установлено третье зубчатое колесо с числом зубьев, большим числа зубьев первого колеса и меньшим числа зубьев второго колеса этого полувала, на промежуточном валу установлено третье зубчатое колесо с числом зубьев, большим числа зубьев второго колеса и меньшим числа зубьев первого колеса этого вала, третье зубчатое колесо промежуточного вала соединено со вторым зубчатым колесом этого вала в единый блок, этот блок колес установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, а бабка снабжена механизмом перемещения этого блока колес в осевом направлении, при этом в крайнем левом положении блока колес третье зубчатое колесо промежуточного вала входит в зацепление с третьим зубчатым колесом правого полувала, а в крайнем правом его положении второе зубчатое колесо промежуточного вала входит в зацепление со вторым зубчатым колесом правого полувала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена шпиндельная бабка, продольный разрез; на фиг.2 изображен выносной элемент А по фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1.
Шпиндельная бабка содержит корпус 1, в котором на подшипниках установлены полый шпиндель 2, промежуточный вал 3 и предшпиндельный вал 4, а также левый 5 и правый 6 полувалы. На обоих концах шпинделя выполнены посадочные места для установки патронов. На шпинделе закреплено зубчатое колесо 7 с делительным диаметром, большим 600 мм. При установке на шпиндель зубчатого колеса с меньшим делительным
диаметром будет трудно обеспечить необходимое значение крутящего момента на шпинделе. На предшпиндельном валу установлены два зубчатых колеса 8, 9, второе из которых находится в зацеплении с зубчатым колесом 7 шпинделя. Левый и правый полувалы установлены соосно. Левый полувал соединен с приводом 10 вращения шпинделя. На правом полувалу закреплены три зубчатых колеса: первое 11, второе 12 и третье 13. Первое зубчатое колесо 11 правого полувала находится в зацеплении с первым зубчатым колесом 8 предшпиндельного вала. На конце правого полувала, обращенном к торцу левого полувала, закреплена зубчатая полумуфта 14 с внутренними зубьями.
На промежуточном валу установлены три зубчатых колеса: первое 15 закреплено неподвижно, а второе 16 и третье 17 колеса соединены между собой в единый блок и установлены с возможностью перемещения в осевом направлении. Механизм перемещения этого блока колес в осевом направлении выполнен в виде двух гидроцилиндров 18, 19 и штока 20, на котором закреплена вилка 21. В крайнем левом положении блока третье зубчатое колесо 17 промежуточного вала входит в зацепление с третьим зубчатым колесом 13 правого полувала, а в крайнем правом положении второе зубчатое колесо 16 промежуточного вала входит в зацепление со вторым зубчатым колесом 12 правого полувала.
На левом полувалу установлено с возможностью перемещения в осевом направлении зубчатое колесо 22 с числом зубьев, равным числу зубьев зубчатой полумуфты 14 правого полувала. Механизм перемещения зубчатого колеса 22 в осевом направлении выполнен в виде двух гидроцилиндров 23, 24 и штока 25, на котором закреплена вилка 26. В крайнем правом положении зубчатое колесо 22 левого полувала входит в зацепление с зубчатой полумуфтой 14 правого полувала, а в крайнем левом положении оно входит в зацепление с первым зубчатым колесом 15 промежуточного вала.
Число зубьев зубчатого колеса 22 левого полувала меньше числа зубьев первого зубчатого колеса 15 промежуточного вала, а число зубьев второго зубчатого колеса 16 промежуточного вала меньше числа зубьев второго зубчатого колеса 12 правого полувала. За счет этого, при передаче вращения с левого полувала 5 через промежуточный вал 3 на правый полувал 6, увеличивается передаваемый крутящий момент.
Число зубьев третьего зубчатого колеса 13 правого полувала больше числа зубьев первого колеса 11 и меньше числа зубьев второго колеса 12 этого полувала. Число зубьев третьего зубчатого колеса 17 промежуточного вала больше числа зубьев второго колеса 16 и меньше числа зубьев первого колеса 15 этого вала. Это позволяет изменять передаточное число при передаче вращения с промежуточного вала 3 на правый полувал 6, и, тем самым, расширить диапазон частот вращения шпинделя.
На оси 27 закреплены бесконтактные датчики положения зубчатого колеса 22 левого полувала. На оси 28 закреплены бесконтактные датчики положения второго 16 и третьего 17 зубчатых колес промежуточного вала.
Работает шпиндельная бабка следующим образом. Для передачи обрабатываемому изделию большой скорости вращения при помощи гидроцилиндров 23, 24, штока 25 и вилки 26 зубчатое колесо 22 левого полувала перемещают в крайнее правое положение. Колесо 22 входит в зацепление с зубчатой полумуфтой 14 правого полувала. В результате вращение с привода 10 вращения шпинделя через левый полувал 5, зубчатое колесо 22 и зубчатую полумуфту 14 передается на правый полувал 6. С правого полувала вращение через его первое зубчатое колесо 11 и зубчатое колесо 8 передается на предшпиндельный вал 4, а с последнего - через зубчатые колеса 9 и 7 - на шпиндель.
Для передачи обрабатываемому изделию большего крутящего момента зубчатое колесо 22 левого полувала перемещают в крайнее левое положение. Зубчатое колесо 22 входит в зацепление с зубчатым колесом 15 промежуточного вала. Вращение с привода 10 вращения шпинделя через
левый полувал 5, зубчатое колесо 22 и зубчатое колесо 15 передается на промежуточный вал 3. При помощи гидроцилиндров 18, 19, штока 20 и вилки 21 блок зубчатых колес 16, 17 перемещают в одно из крайних положений. При крайнем левом положении блока вращение с промежуточного вала 3 передается на правый полувал 6 через зубчатые колеса 17 и 13. Максимальные значения крутящего момента на шпинделе получаются при перемещении блока колес в крайнее правое положение и передаче вращения с промежуточного вала 3 на правый полувал 6 через зубчатые колеса 16 и 12. С правого полувала вращение через зубчатые колеса 11 и 8, предшпиндельный вал 4 и зубчатые колеса 9 и 7 передается шпинделю. За счет того, что вращение с левого полувала передается на правый полувал через промежуточный вал, крутящий момент на шпинделе значительно (более чем в 100 раз) увеличивается по сравнению с крутящим моментом на левом полувалу.
Таким образом предлагаемая шпиндельная бабка позволяет передавать обрабатываемому изделию как высокие скорости вращения, так и большие крутящие моменты. Это позволяет обрабатывать на станках, оснащенных такой шпиндельной бабкой, изделия, как из конструкционных сталей, так и из труднообрабатываемых, например высоколегированных, коррозионно-стойких, жаростойких сталей и сплавов. Наличие в шпинделе отверстия большого (более 300 мм) диаметра позволяет обрабатывать на станке трубы соответствующего диаметра при их подаче в зону обработки через шпиндель. В сочетании с возможностью передачи обрабатываемому изделию большого крутящего момента такая шпиндельная бабка позволяет также обрабатывать на станке валы, оси и им подобные изделия из труднообрабатываемых материалов при их подаче в зону обработки через шпиндель. Все это расширяет технологические возможности шпиндельной бабки и станка в целом.