ТОКАРНЫЙ СТАНОК И НАПРАВЛЯЮЩАЯ ВТУЛКА
LATHE AND GUIDE BUSHING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к направляющей втулке и токарному станку, содержащему направляющую втулку, имеющую зажимной патрон или зажимной механизм.
Уровень техники
Токарный станок - это станок, обеспечивающий возможность обработки механических заготовок путем снятия стружки.
Существует широкая гамма токарного оборудования и токарных станков, каждый из которых предусмотрен и предназначен для некоторого диапазона отдельных операций обработки.
В патентном документе ЕР 0463433 описан токарный станок, оборудованный направляющей втулкой, прикрепленной к станине и выполненной с возможностью регулирования ее внутреннего диаметра для обеспечения возможности переменного зажима прутка, от слабого зажима - для прецизионной обработки, до сильного зажима - для операций с использованием высоких давлений, например при накатывании, когда не требуется подача.
В патентном документе СН 408591 раскрыт токарный автомат, содержащий направляющую втулку и зажимной патрон, соединенные со станиной и подвижной передней бабкой. Этот токарный автомат содержит средства для обеспечения возможности подачи прутка в течение перекрываемого времени, причем пруток удерживается зажимным патроном, прикрепленным к станине, а подвижная передняя бабка отведена и находится в разжатом состоянии.
В патентном документе JP 61103705 описан токарный станок для обработки длинных заготовок малого диаметра, содержащий суппорт, перемещаемый вдоль оси вращения заготовки и поддерживающий направляющую втулку и обрабатывающий инструмент.
В патентных документах ЕР 1698416 и ЕР 1704950 раскрыт токарный автомат, способный переходить от режима обработки материала с направляющей гильзой к режиму обработки без направляющей гильзы.
Эти токарные станки показывают конструкторский интерес и усилия, направленные на разработку токарных станков, позволяющих предоставить оператору улучшенное оборудование для обработки.
Действительно, рынок проявляет растущий интерес к многофункциональному токарному автомату или полуавтомату, конструкция которого допускает большую гибкость в отношении диапазона операций обработки, а также к типологии обрабатываемых заготовок, при этом обеспечивая высокую производительность и эффективность обработки.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является предложение многофункционального токарного станка, обеспечивающего возможность большего диапазона операций обработки по сравнению с предшествующим уровнем техники.
Другой задачей настоящего изобретения является предложение токарного станка, предоставляющего возможность обработки заготовок различной типологии, в частности заготовок с большим отношением длина/диаметр, например больше 4.
Еще одной задачей настоящего изобретения является предложение токарного станка, обеспечивающего эффективную обработку заготовок мелкими и крупными сериями.
В соответствии с настоящим изобретением, указанные задачи решены, в частности, посредством токарного станка, содержащего:
- подвижную переднюю бабку, выполненную с возможностью вращения и поступательного перемещения обрабатываемой заготовки относительно оси поступательного перемещения и вращения;
- направляющую втулку, выполненную с возможностью прикрепления к станине станка и содержащую шпиндель втулки и зажимной патрон или зажимной механизм, причем направляющая втулка выполнена с возможностью использования либо в режиме втулки, либо в режиме зажимного патрона,
причем этот токарный станок отличается тем, что
- направляющая втулка выполнена с возможностью осевого перемещения относительно станины вдоль указанной оси поступательного перемещения и вращения;
- токарный станок выполнен с возможностью использования в первом режиме, в котором предусмотрена возможность перемещения направляющей втулки в осевом направлении посредством подвижной передней бабки, и
- токарный станок выполнен с возможностью использования во втором режиме, в котором осевое положение направляющей втулки относительно станины остается неизменным.
В соответствии с настоящим изобретением, термин «подвижная передняя бабка» относится к шпинделю, выполненному с возможностью удержания участка обрабатываемой заготовки, а также осуществления вращения и осевого поступательного перемещения этой заготовки относительно оси вращения и поступательного перемещения.
В соответствии с изобретением, термины «осевой» и «радиальный» относятся к оси вращения и поступательного перемещения заготовки. Эта терминология используется в описании для облегчения его понимания.
В соответствии с настоящим изобретением, термин «направляющая втулка» относится к суппорту, обеспечивающему возможность направления концевого участка обрабатываемой заготовки, расположенному на некотором расстоянии от подвижной передней бабки на оси вращения (оси подачи обрабатываемой заготовки).
В соответствии с настоящим изобретением, под шпинделем втулки понимается шпиндель, выполненный с возможностью направления участка обрабатываемой заготовки вдоль оси, а также радиального удержания обрабатываемой заготовки относительно оси ее вращения и поступательного перемещения, причем шпиндель при этом может осуществлять вращательное движение.
В соответствии с настоящим изобретением, под зажимным патроном или зажимным механизмом подразумевается любой элемент или активируемый/деактивируемый участок элемента, предназначенные для удержания обрабатываемой заготовки таким образом, чтобы предотвратить всякое перемещение этой заготовки относительно этого элемента или участка элемента.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, зажимной патрон или зажимной механизм расположены на одной оси со шпинделем втулки.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, зажимной патрон или зажимной механизм втулки выполнены с возможностью использования в выемке или во внутреннем канале шпинделя втулки.
В соответствии с настоящим изобретением, выражение «направляющая втулка, работающая в режиме втулки» означает, что втулка работает с разжатым зажимным патроном или зажимным механизмом таким образом, что обрабатываемая заготовка может свободно перемещаться в осевом направлении относительно направляющей втулки, тогда как ее свободный конец поддерживается и/или направляется шпинделем втулки.
В соответствии с настоящим изобретением, выражение «направляющая втулка, работающая в режиме зажимного патрона» означает, что втулка работает с зажимным патроном или зажимным механизмом, зажатым вокруг участка обрабатываемой заготовки, таким образом предотвращая осевое поступательное перемещение заготовки относительно направляющей втулки.
Обрабатываемая заготовка может иметь вид подаваемого прутка.
Это решение обладает тем преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно предлагает токарный станок, обладающий набором преимуществ следующих систем:
- токарный станок с направляющей втулкой, закрепленной относительно станины, в частности с устройством подачи прутка;
- токарный станок с зажимным патроном, выполненным с возможностью перемещения в осевом направлении относительно станины, и
- токарный станок с подвижной передней бабкой (или прутковый автомат).
Это решение обладает тем преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно предлагает токарный станок, позволяющий осуществлять:
- обработку в режиме направляющей втулки, в частности с непрерывной подачей обрабатываемой заготовки, в частности с отводом подвижной передней бабки, осуществляемым в течение перекрываемого времени, и
- прецизионную обработку с удержанием обрабатываемой заготовки вблизи зоны обработки, в частности с перемещением обрабатываемой заготовки в осевом направлении.
Это решение обладает тем преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно дает возможность автоматического или полуавтоматического изменения режима обработки в процессе обработки заготовки без необходимости перестановки, введения или замены комплектующих станка. В зависимости от типологии обработки изменение режима обработки предпочтительно может осуществляться в течение перекрываемого времени.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, направляющая втулка снабжена приводом.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, направляющая втулка целиком или по меньшей мере ее часть, содержащая шпиндель и/или зажимной патрон или зажимной механизм, могут быть сняты со станины. Предпочтительно, направляющая втулка целиком или ее часть могут быть сняты со станины в осевом направлении вдоль оси вращения и поступательного перемещения заготовки.
Предпочтительно, направляющая втулка целиком или ее часть могут быть сняты со стороны станины, ближайшей к зоне обработки, т.е. к рабочему положению одного или более инструментов станка.
Это решение обладает тем преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно дает возможность не только быстрого и простого изменения или замены шпинделя втулки и/или зажимного патрона или зажимного механизма в случае неисправности или технического обслуживания, но также изменения этих комплектующих в зависимости от типа обработки и/или типологии обрабатываемых заготовок. Например, шпиндель втулки и/или зажимной патрон или зажимной механизм могут быть выбраны из ряда шпинделей/зажимных патронов, отвечающих определенным требованиям конкретной обработки, например, отвечающих требованиям к размерам заготовок (диаметрам, длинам) или требованиям, связанным с обрабатываемым материалом (твердости, удельному весу, упругости).
Это решение обладает также тем преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно дает возможность переналадки токарного станка для изготовления конкретной серии деталей путем простой установки направляющей втулки или шпинделя втулки, и/или зажимного патрона, связанных с изготовлением именно этой серии. Это преимущество особенно предпочтительно, когда место изготовления содержит множество токарных станков, разделенных на множество географически удаленных друг от друга зон. В этом случае, простой перенос направляющей втулки с одного станка на другой и соответственно из одной зоны в другую обеспечивает непрерывность или возобновление изготовления этой серии деталей.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, токарный станок содержит пиноль, по меньшей мере частично окружающую шпиндель втулки и/или зажимной патрон или зажимной механизм в радиальном направлении. Эта пиноль выполнена с возможностью соединения со станиной с помощью соединения, обеспечивающего возможность ее осевого поступательного перемещения относительно станины. В соответствии с одним из вариантов осуществления, это соединение является скользящим соединением. В соответствии с другим вариантом осуществления, это соединение является скользящим шарнирным соединением.
Это решение обладает также тем преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно позволяет получить компактную, переносную и съемную направляющую втулку.
В соответствии с одним из наиболее предпочтительных вариантов осуществления, токарный станок содержит первое соединительное устройство, причем:
- первое соединительное устройство выполнено с возможностью сцепления и расцепления и использования между направляющей втулкой и подвижной передней бабкой, и
- первое соединительное устройство выполнено с возможностью соединения направляющей втулки и подвижной передней бабки в осевом направлении вдоль оси поступательного перемещения и вращения заготовки.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, первое соединительное устройство работает между концевым участком пиноли втулки и концевым участком подвижной передней бабки.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, первое соединительное устройство выполнено с возможностью поддержания постоянного расстояния между пинолью втулки и подвижной передней бабкой при осевых перемещениях, причем это расстояние равно расстоянию между ними в момент соединения.
Это решение обладает также тем преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно предлагает токарный станок, в котором шпиндель втулки и зажимной патрон или зажимной механизм втулки выполнены с возможностью перемещения подвижной передней бабкой в осевом направлении с сохранением между этими элементами постоянного относительного расстояния, равного расстоянию в момент соединения.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, токарный станок содержит второе соединительное устройство, причем:
- второе соединительное устройство выполнено с возможностью сцепления и расцепления и использования между направляющей втулкой и станиной, и
- второе соединительное устройство выполнено с возможностью фиксации осевого положения направляющей втулки относительно станины вдоль оси поступательного перемещения и вращения.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, второе соединительное устройство воздействует на поверхность пиноли втулки в радиальном направлении таким образом, чтобы зафиксировать осевое положение пиноли относительно станины.
Это решение имеет, в частности, то преимущество по сравнению с предшествующим уровнем техники, что оно предлагает токарный станок, в котором шпиндель втулки и зажимной патрон или зажимной механизм могут быть зафиксированы относительно станины на относительном расстоянии, которое может изменяться в соответствии с типологией обрабатываемой заготовки и/или в зависимости от этапа обработки одной заготовки.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, шпиндель втулки и зажимной патрон или зажимной механизм соединены с пинолью втулки с помощью шарнирного соединения, например, с помощью подшипников или шарикоподшипников, причем ось вращения соединения совпадает с осью поступательного перемещения и вращения заготовки.
Преимущество этого решения состоит в том, что оно обеспечивает такую обработку, при которой направляющая втулка либо вращается свободно, либо приводится во вращение подвижной передней бабкой или приводом, или двигателем, действующим непосредственно на направляющую втулку. Привод или двигатель может быть встроенным в направляющую втулку или внешним.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, токарный станок содержит третье соединительное устройство, выполненное с возможностью использования между направляющей втулкой и подвижной передней бабкой; и третье соединительное устройство выполнено с возможностью передачи вращения подвижной передней бабки на направляющую втулку. Предпочтительно, третье соединительное устройство выполнено с возможностью передачи вращения от поворотной части подвижной передней бабки на зажимной патрон или зажимной механизм втулки и/или на шпиндель втулки.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, третье соединительное устройство выполнено с возможностью сцепления/расцепления.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, участок пиноли выполнен с возможностью окружения концевым участком подвижной передней бабки, в частности поворотной части подвижной передней бабки, в радиальном направлении. Третье соединительное устройство содержит выступ, выполненный с возможностью взаимодействия с осевым пазом;
- концевой участок шпинделя втулки содержит один какой-либо элемент из выступа и осевого паза, и
- концевой участок подвижной передней бабки содержит другой элемент из указанного выступа и указанного осевого паза.
Преимущество этого решения состоит в том, что оно обеспечивает обработку в соответствии с тем вариантом осуществления, в котором шпиндель втулки и/или зажимной патрон или зажимной механизм втулки приводятся в движение подвижной передней бабкой.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, токарный станок является токарным автоматом или полуавтоматом с числовым управлением (ЧПУ).
Настоящее изобретение также относится к направляющей втулке для токарного станка, содержащей:
- шпиндель втулки;
- зажимной патрон или зажимной механизм, и
- пиноль втулки, по меньшей мере частично окружающую шпиндель втулки и/или зажимной патрон или зажимной механизм, причем
- направляющая втулка выполнена с возможностью использования либо в режиме втулки, либо в режиме зажимного патрона;
- пиноль втулки выполнена с возможностью соединения со станиной токарного станка, в частности с помощью соединения, обеспечивающего возможность поступательного перемещения этой пиноли втулки относительно станины, в частности по существу в осевом направлении относительно оси поступательного перемещения и вращения обрабатываемой заготовки, когда она удерживается направляющей втулкой, и
шпиндель втулки и зажимной патрон или зажимной механизм выполнены с возможностью снятия с пиноли, предпочтительно в осевом направлении.
В соответствии с одним из особенно предпочтительных вариантов осуществления, направляющая втулка содержит корпус втулки, вмещающий шпиндель втулки и зажимной патрон или зажимной механизм, причем этот корпус выполнен с возможностью снятия с пиноли, предпочтительно в осевом направлении.
Краткое описание чертежей
Ниже будут описаны различные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 представлен вид спереди направляющей втулки, соединенной со станиной токарного станка, в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 представлен боковой разрез по линии DD по фиг. 1.
На фиг. 3 представлен подробный вид зажимного патрона и шпинделя втулки в соответствии с изобретением.
На фиг. 4 представлен съемный корпус втулки, содержащий зажимной патрон и шпиндель втулки, отсоединенный от станины, в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 представлена направляющая втулка, частично окружающая конец подвижной передней бабки, в соответствии с изобретением.
На фиг. 6 представлены детали поверхности пиноли направляющей втулки и съемного корпуса втулки в соответствии с изобретением.
На фиг. 7-10 представлены этапы подачи прутка в соответствии с изобретением.
На фиг. 11 и 12 представлены этапы обработки с закрытым зажимным патроном в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретением относится к токарному станку, содержащему направляющую втулку с зажимным патроном.
На фиг. 1 и 2 представлена направляющая втулка 9, соединенная со станиной 1 токарного станка, содержащего рабочий инструмент 4 и подвижную переднюю бабку 2, выполненную с возможностью приведения во вращение и подачи заготовки 8 вдоль оси 14 поступательного перемещения и вращения заготовки.
Направляющая втулка 9 содержит корпус 22 втулки, окружающий шпиндель 13 втулки с внутренним каналом, позволяющим удерживать участок обрабатываемой заготовки 8 и обеспечивать возможность ее скольжения в этом внутреннем канале.
Обрабатываемая заготовка обычно имеет по существу цилиндрическую форму. Заготовка 8 может иметь форму подаваемого прутка.
Внутренний диаметр канала шпинделя 13 втулки имеет форму цилиндра, диаметр которого слегка превышает диаметр обрабатываемой заготовки таким образом, чтобы обеспечить опорную поверхность, составляющую только часть периферических поверхностей заготовки. Таким образом, этот канал может использоваться как опора для заготовки, при этом обеспечивая ее подачу через канал. Соединение между каналом и обрабатываемой заготовкой является соединением скользящего шарнирного типа.
Корпус 22 втулки содержит зажимной патрон или зажимной механизм 5, выполненный с возможностью создания усилия зажима вокруг одной или более периферических участков обрабатываемой заготовки 8 для предотвращения всякого перемещения заготовки, в частности осевого, относительно зажимного патрона или зажимного механизма. Зажимной патрон или зажимной механизм выполнен с возможностью использования в следующих режимах:
- в закрытом (или зажатом) режиме, т.е. зажимной патрон или зажимной механизм 5 создает усилие зажима, по меньшей мере частично, вокруг заготовки 8, причем это усилие достаточно велико, чтобы предотвратить относительное перемещение заготовки относительно зажимного патрона, и
- в открытом (или разжатом) режиме, т.е. зажимной патрон или зажимной механизм 5 не прикладывает никакого усилия зажима к обрабатываемой заготовке 8.
Направляющая втулка 9 по фиг. 1 и 2 выполнена с возможностью использования в следующих режимах:
- в режиме втулки, т.е. с зажимным патроном или зажимным механизмом 5, работающим в открытом режиме, так что заготовка 8 направляется шпинделем 13 втулки; таким образом, заготовка 8 соединена с направляющей втулкой с помощью скользящего шарнирного соединения, которое обеспечивает возможность осевого перемещения и вращения заготовки относительно направляющей втулки 9, и
- в режиме зажимного патрона, т.е. зажимной патрон или зажимной механизм 5 работает в закрытом режиме таким образом, чтобы предотвратить всякое относительное перемещение заготовки относительно зажимного патрона или зажимного механизма 5; таким образом заготовка 8 соединена с направляющей втулкой с помощью соединения, препятствующего осевому перемещению заготовки относительно направляющей втулки 9.
В соответствии с настоящим изобретением, шпиндель 13 втулки и зажимной патрон 5 могут быть двумя отдельными элементами, например расположенными в осевом направлении рядом друг с другом. Предпочтительно, зажимной патрон 5 расположен со стороны зоны обработки, что позволяет удерживать заготовку очень близко к тому ее участку, который входит в контакт с инструментом.
В соответствии с настоящим изобретением, шпиндель 13 втулки и зажимной патрон 5 могут быть объединены в один элемент, выполненный с возможностью использования в режиме втулки и в режиме зажимного патрона. Например, шпиндель втулки для использования в качестве зажимного механизма может быть снабжен механическим, электромеханическим, гидравлическим или пневматическим активируемым/деактивируемым устройством, выполненным с возможностью изменения внутренних размеров всего внутреннего канала шпинделя втулки или его участка.
В примере по фиг. 1 и 2 концевой участок шпинделя 13 втулки содержит активируемый/деактивируемый зажимной механизм 5, выполненный с возможностью использования в качестве зажимного патрона 5. Этот зажимной механизм 5 позволяет при получении команды уменьшить внутренний диаметр канала шпинделя 13 втулки для обеспечения зажима заготовки 8 таким образом, чтобы предотвратить всякое перемещение этой заготовки относительно зажимного механизма 5 и шпинделя 13 втулки.
Направляющая втулка 9 содержит пиноль 3 втулки, окружающую в радиальном направлении корпус 22, который по меньшей мере частично окружает в радиальном направлении шпиндель 13 и зажимной механизм 5. Корпус 22 и пиноль 3 втулки выполнены с возможностью предотвращения всякого поступательного перемещения и вращения корпуса 22 втулки относительно пиноли 3 втулки, когда корпус 22 находится в рабочем положении.
Пиноль 3 соединена со станиной 1 с помощью соединения, обеспечивающего возможность ее перемещения относительно станины по существу в осевом направлении относительно оси 14 поступательного перемещения и вращения заготовки. Это соединение может быть скользящим соединением или скользящим шарнирным соединением.
Пиноль 3 втулки может быть соединена со станиной с помощью множества подшипников, допускающих поступательное перемещение пиноли 3 относительно станины 1 только в осевом направлении (скользящее соединение).
Пара подшипников 6 в форме кольца, которые могут быть расположены вокруг периферических поверхностей пиноли 3 втулки, лучше всего представлены на фиг. 6, 11 и 12.
Альтернативно, пара подшипников 6 в форме кольца могут быть закреплены на участке станины таким образом, что они окружают участок периферических поверхностей пиноли 3 втулки, когда эта пиноль установлена в рабочем положении в станине. Этот вариант представлен, в частности, на фиг. 3-5.
Шпиндель 13 втулки и зажимной механизм 5 удерживаются в корпусе 22 втулки с помощью соединения, обеспечивающего возможность вращения шпинделя 13 втулки и находящегося в нем зажимного механизма 5 относительно корпуса 22 втулки, в частности относительно пиноли 3, когда корпус 22 втулки находится в рабочем положении. Это соединение может быть шарнирным соединением, ось вращения которого совпадает с осью 14 поступательного перемещения и вращения.
В соответствии с вариантом осуществления по фиг. 1-4, корпус 22 втулки удерживает узел, образованный шпинделем 13 и зажимным механизмом 5, с помощью множества шарикоподшипников 12.
Преимущество этого решения состоит в обеспечении обработки, при которой шпиндель 13 втулки и зажимной механизм 5 либо вращаются свободно, либо приводятся во вращение подвижной передней бабкой через вращение заготовки. Когда направляющая втулка 9 работает в режиме зажимного патрона, заготовка 8 соединена с направляющей втулкой с помощью шарнирного соединения, которое предотвращает осевое перемещение заготовки относительно пиноли 3 втулки, при этом допуская вращение заготовки относительно пиноли 3 втулки.
Направляющая втулка может быть снабжена приводом для приведения во вращение шпинделя 13 и зажимного механизма 5.
Альтернативно, направляющая втулка может быть выполнена с возможностью приведения во вращение шпинделя 13 втулки и зажимного механизма 5 с помощью зубчатой передачи и/или внешнего двигателя или привода. Привод или двигатель может быть закреплен на станине и с помощью системы передач передавать вращательное движение на шпиндель 13 и зажимной механизм 5.
Преимущества этих решений состоят в обеспечении операции обработки, при которой шпиндель втулки и зажимной механизм приводятся во вращение приводом или двигателем.
Подвижная передняя бабка 2 может содержать наружную часть 201 и поворотную часть 202, окружающую участок обрабатываемой заготовки 8 и предназначенную для приведения этой заготовки во вращение.
Части 201, 202 подвижной передней бабки соединены шарнирным соединением, обеспечивающим возможность вращения поворотной части 202 относительно наружной части 201. Шарнирное соединение может быть выполнено с помощью множества подшипников 205, например шарикоподшипников.
Подвижная передняя бабка может быть снабжена, например, приводом или двигателем 203, 204. Для ясности иллюстраций такая подвижная передняя бабка 2 представлена на иллюстрациях кратко и без деталей, относящихся к поворотной части 202 и наружной части 201.
Предпочтительно, направляющая втулка целиком или по меньшей мере ее часть, содержащая шпиндель втулки и/или зажимной патрон или зажимной механизм, могут быть сняты со станины. Предпочтительно, направляющая втулка целиком или ее часть могут быть сняты в осевом направлении вдоль оси поступательного перемещения и вращения заготовки, предпочтительно со стороны станины, ближайшей к зоне обработки, т.е. к рабочему положению одного или более инструментов станка.
В соответствии с вариантами осуществления по фиг. 1-12, корпус 22 втулки выполнен с возможностью снятия со станины 1, в частности с пиноли 3 втулки. Предпочтительно, как можно видеть на фиг. 4 и 6, корпус 22 втулки может быть снят в осевом направлении в направлении зоны обработки.
Направляющая втулка содержит соединительное устройство, обеспечивающее возможность соединения между пинолью 3 и корпусом 22 втулки для удержания шпинделя 13 и зажимного механизма 5. Это соединение в режиме использования предназначено для предотвращения поступательного осевого перемещения и вращения корпуса 22 относительно пиноли 3 втулки в рабочем режиме, а также обеспечения возможности в нерабочем режиме извлечения корпуса 22 втулки из пиноли 3.
Предпочтительно, это соединение может быть активировано/деактивировано на стороне станины 1, ближайшей к зоне обработки, т.е. к рабочему положению одного или более инструментов станка.
Корпус 22 втулки может быть соединен с пинолью 3 с помощью множества съемных крепежных элементов, например винтов (не показаны). Предпочтительно, съемные крепежные элементы доступны со стороны станины, ближайшей к зоне обработки, т.е. к рабочему положению одного или более инструментов станка.
Одним из преимуществ этого токарного станка, проистекающим из модульности рабочей части направляющей втулки 9, является возможность быстрого изменения шпинделя 13 втулки и/или зажимного механизма 5, в особенности в зависимости от типологии обработки, типологии обрабатываемых заготовок и/или последовательности обработки. Например, шпиндель 13 и зажимной механизм 5 могут быть выбраны из широкого ряда различных шпинделей или зажимных устройств, имеющих разные технические характеристики. В частности, шпиндель 13 втулки может быть выбран таким образом, чтобы отвечать требованиям, относящимся к размеру (диаметру, длине) обрабатываемой заготовки или подаваемого прутка, тогда как зажимной механизм 5 может быть выбрано таким образом, чтобы отвечать требованиям, связанным с типом материала (твердости, удельному весу, упругости) обрабатываемой заготовки.
Токарный станок содержит первое сцепляемое/расцепляемое соединительное устройство, работающее между подвижной передней бабкой 2 и направляющей втулкой 9, а именно между подвижной передней бабкой 2 и шпинделем 13 втулки, для осевого соединения подвижной передней бабки 2 с направляющей втулкой 3, в частности для осевого соединения подвижной передней бабки 2 и шпинделя 13 втулки, содержащего зажимной механизм 5.
В соответствии с настоящим изобретением, под сцепляемым/расцепляемым соединительным устройством подразумевается соединительное устройство, выполненное с возможностью использования в следующих режимах:
- режим сцепления, в котором соединительное устройство обеспечивает соединение между двумя отдельными объектами, перемещение которых становится общим, и
- режим расцепления, в котором соединительное устройство не обеспечивает никакого соединения между двумя объектами, причем каждый из этих объектов перемещается независимо.
Предпочтительно, изменение рабочего режима сцепляемого/расцепляемого соединительного устройства осуществляется с помощью приводного устройства или механизма.
В соответствии с настоящим изобретением, приводное устройство или механизм сцепляемого/расцепляемого соединительного устройства может быть внутренним или внешним по отношению к направляющей втулке. Предпочтительно это приводное устройство или механизм может управляться автоматически или полуавтоматически оператором.
В примере по фиг. 1-6 концевой участок 16 пиноли 3 окружает концевой участок 17, в частности наружную часть 201 подвижной передней бабки 2, в радиальном направлении.
Предпочтительно, концевой участок 16 пиноли 3 выполнен с возможностью постоянного окружения по меньшей мере части концевого участка 17 подвижной передней бабки в радиальном направлении, когда эта передняя бабка перемещается или отводится в осевом направлении относительно пиноли 3 втулки для подачи обрабатываемой заготовки 8.
Концевой участок 16 пиноли 3 и концевой участок 17 подвижной передней бабки предпочтительно выполнены с возможностью сохранения фиксированного углового положения наружной части 201 подвижной передней бабки относительно пиноли.
Первое соединительное устройство содержит тормозное устройство 10, выполненное с возможностью использования между этим концевым участком 16 пиноли втулки и концевым участком 17 подвижной передней бабки.
Предпочтительно, тормозное устройство 10 может действовать в радиальном направлении на поверхности этого концевого участка 17 подвижной передней бабки таким образом, чтобы сохранять фиксированное осевое положение подвижной передней бабки относительно пиноли.
Поверхность 18 может быть поверхностью, предназначенной для осуществления этой функции и имеющей вид ленты, вытянутой в осевом направлении на поверхности концевого участка 17 подвижной передней бабки, чтобы обеспечить возможность соединения между пинолью втулки и подвижной передней бабкой независимо от осевого положения подвижной передней бабки по отношению к пиноли втулки.
Предпочтительно, форму и/или материал этой поверхности выбирают таким образом, чтобы обеспечить эффективную и производительную работу тормозного устройства 10 на этой поверхности.
Предпочтительно, первое соединительное устройство содержит множество тормозных устройств 10, воздействующих на множество поверхностей подвижной передней бабки 2. Предпочтительно, эти устройства расположены вокруг поверхности 18 в положениях, противоположных или расположенных под равными углами друг относительно друга.
Второе соединительное устройство может содержать участки 18 поверхности пиноли 3 втулки, которые могут перемещаться относительно пиноли, а также выполненные с возможностью вхождения в контакт с участками поверхности подвижной передней бабки 2 для обеспечения соединения между направляющей втулкой 9 и подвижной передней бабкой 2.
Альтернативно, первое соединительное устройство может содержать другое средство, обеспечивающее возможность соединения между пинолью 3 и подвижной передней бабкой 2, а именно индексируемые соединительные средства (например, штифты).
Станок содержит второе сцепляемое/расцепляемое соединительное устройство, работающее между направляющей втулкой 9 и станиной 1, в частности между пинолью 3 и станиной 1. Второе соединительное устройство выполнено с возможностью фиксации положения направляющей втулки 9 относительно станины 1 в осевом направлении.
В соответствии с вариантом осуществления по фиг. 6, 11 и 12, второе соединительное устройство содержит тормозное устройство 11, выполненное с возможностью воздействия на поверхности 15 пиноли 3 втулки в радиальном направлении таким образом, чтобы сохранять фиксированное осевое положение и угловое положение пиноли 3 относительно станины 1. В соответствии с одним из вариантов осуществления, второе соединительное устройство предназначено также для сохранения фиксированного углового положения пиноли 3 втулки относительно станины 1 (в случае скользящего шарнирного соединения пиноли со станиной).
Предпочтительно, как можно видеть на фиг. 6, поверхность 15 имеет форму кольца и окружает участок пиноли втулки в радиальном направлении, обеспечивая возможность соединения между пинолью 3 и станиной 1 независимо от углового положения пиноли 3 относительно станины 1.
Предпочтительно, форму и/или материал поверхности 15 выбирают таким образом, чтобы обеспечить производительную и эффективную работу тормозного устройства 11 на этой поверхности.
Предпочтительно, второе соединительное устройство содержит множество тормозных устройств 11, воздействующих на одну поверхность 15. Предпочтительно, эти устройства расположены вокруг поверхности 15 в отдельных положениях, в частности противоположных или расположенных под равными углами друг относительно друга.
В соответствии с другим вариантом осуществления, второе соединительное устройство содержит участки 15а поверхности станины, выполненные с возможностью перемещения относительно станины, а также выполненные с возможностью вхождения в контакт с участками поверхности пиноли 3 втулки для обеспечения соединения между направляющей втулкой 9 и станиной 1. Этот вариант осуществления представлен, в частности, на фиг. 5 и 7-10.
Альтернативно, второе соединительное устройство может содержать другое средство, обеспечивающее возможность соединения между двумя частями, в частности индексируемые соединительные средства (например, штифты). Станок содержит третье соединительное средство, выполненное с возможностью использования между направляющей втулкой 9 целиком или ее участком и подвижной передней бабкой 2 для передачи вращения подвижной передней бабки 2 на направляющую втулку 9 или на ее участок.
Третье соединительное устройство, представленное на фиг. 1-4, выполнено с возможностью передачи вращения поворотной части 202 подвижной передней бабки 2 на шпиндель 13, содержащий зажимной механизм 5.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, концевой участок 20 шпинделя 13 втулки соединен с концевым участком 19 поворотной части 202 подвижной передней бабки 2 с помощью направляющего скользящего соединения, что обеспечивает осевое перемещение подвижной передней бабки 2 относительно шпинделя 13 втулки.
В соответствии с вариантом осуществления по фиг. 1-4, концевой участок 20 шпинделя 13 втулки выполнен с возможностью окружения концевого участка 19 поворотной части 202 подвижной передней бабки 2 в радиальном направлении. Концевой участок 20 шпинделя 13 втулки содержит выступ 7, взаимодействующий с осевым пазом 21 концевого участка 19 подвижной передней бабки. Это соединение выступ - осевой паз обеспечивает передачу вращения подвижной передней бабки на шпиндель 13 втулки и зажимной механизм 5, при этом обеспечивая возможность осевого перемещения подвижной передней бабки 2 относительно узла, образованного шпинделем 13 втулки и зажимным механизмом 5.
Третье соединительное устройство действует постоянно, когда корпус 22 втулки соединен с пинолью 3 втулки в рабочем положении, а подвижная передняя бабка находится в положении удержания или подачи обрабатываемой заготовки 8.
В соответствии с другим вариантом осуществления, шпиндель 13 втулки, содержащий зажимной механизм 5, соединен с поворотной частью 202 подвижной передней бабки через систему зубчатых колес, например, одновременно воздействующую на зубчатую поверхность поворотной части 202 подвижной передней бабки 2 и зубчатую поверхность шпинделя 13 втулки и/или зажимного механизма 5.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, третье соединительное устройство может быть сцепляемого/расцепляемого типа.
На фиг. 7-10 представлены этапы операции подачи заготовки или прутка 8, в частности включающей этапы, осуществляемые в течение перекрываемого времени.
На фиг. 7 представлен этап обработки заготовки 8, на котором:
- обрабатываемая заготовка 8 удерживается подвижной передней бабкой 2 в отведенном осевом положении, и поддерживается направляющей втулкой 9, работающей в режиме втулки;
- первое соединительное устройство расцеплено (осевое соединение между направляющей втулкой и подвижной передней бабкой отсутствует); тормозные устройства 10 пиноли 3 втулки не воздействуют на поверхности 18 подвижной передней бабки;
- второе соединительное устройство сцеплено (соединение между пинолью втулки и станиной); тормозные устройства 11 станины 1 воздействуют на поверхности 15 пиноли 3 втулки.
На фиг. 8 представлен следующий этап, на котором обрабатываемая заготовка 8 перемещается в осевом направлении с помощью подвижной передней бабки 2 в положение обработки заготовки 8.
На фиг. 9 представлен следующий этап, на котором заготовка 8 направляется направляющей втулкой 9 в режиме втулки и обрабатывается инструментом 4.
Угловое положение и вращение заготовки при ее подаче и обработке обеспечиваются подвижной передней бабкой.
На фиг. 10 представлен этап завершения обработки или отрезания обработанной заготовки 8, на котором:
- заготовка 8 теперь удерживается направляющей втулкой 9 в режиме зажимного патрона;
- подвижная передняя бабка уже не удерживает пруток 8, и таким образом он может перемещаться в осевом направлении в отведенное положение для осуществления новой операции подачи заготовки или прутка 8, как описано выше и представлено на фиг. 7-10.
Предпочтительно, перемещение подвижной передней бабки в отведенное положение при операции отрезания заготовки позволяет осуществлять этот этап в течение перекрываемого времени.
На фиг. 11 и 12 представлены этапы обработки обрабатываемой заготовки 8, удерживаемой направляющей втулкой 9 в режиме зажимного патрона.
На фиг. 11 представлен этап обработки заготовки 8, на котором:
- заготовка 8 удерживается подвижной передней бабкой 2 и направляющей втулкой 9 в режиме зажимного патрона;
- первое соединительное устройство сцеплено, соединяя в осевом направлении корпус 22 втулки с подвижной передней бабкой 2; тормозные устройства 10 пиноли 3 втулки воздействуют на поверхности 18 подвижной передней бабки таким образом, чтобы сохранять фиксированное относительное положение между подвижной передней бабкой и корпусом 22 втулки, и
- второе соединительное устройство расцеплено (нет осевого соединения между пинолью втулки и станиной); тормозные устройства 11 станины 1 не воздействуют на поверхности 15 пиноли 3 втулки.
Таким образом заготовка может быть перемещена вдоль оси (подача и/или отведение), приведена во вращение, а также установлена под углом относительно станины с помощью совместного действия корпуса 22 втулки (в частности, зажимного механизма 5) и подвижной передней бабки 2. Корпус 22 втулки и подвижная передняя бабка 2 действуют как один элемент, удерживающий обрабатываемую заготовку 8.
Осевое перемещение корпуса 22 втулки направляется подвижной передней бабкой 2 путем осевого перемещения пиноли 3, обеспеченного первым соединительным элементом.
Шпиндель 13 втулки, содержащий зажимной механизм 5, приводится во вращение подвижной передней бабкой 2 через третье соединительное устройство, работающее между концевым участком 20 шпинделя и концевым участком 19 поворотной части 202 подвижной передней бабки 2.
Совместное удержание заготовки зажимным механизмом 5 и подвижной передней бабкой 2 позволяет уменьшить радиальный зазор, имеющийся между направляющей втулкой и заготовкой, что обеспечивает возможность более точной обработки заготовки.
В соответствии с одним из вариантов осуществления, во время завершения обработки заготовки, когда втулка работает в режиме зажимного патрона, подвижная передняя бабка 2 перемещается в отведенное положение в течение перекрываемого времени для подготовки к осуществлению подачи обрабатываемой заготовки (посредством подаваемого прутка) для нового цикла обработки.
Токарный станок, оборудованный направляющей втулкой, работающей в режиме втулки и в режиме зажимного патрона, тогда как корпус 22 втулки (содержащий шпиндель 13 и зажимной механизм 5) может либо перемещаться в осевом направлении подвижной передней бабкой, либо фиксироваться в осевом направлении относительно станины, обеспечивает возможность широкого диапазона различных типологий обработки.
Среди этих различных типологий обработки имеются технологии обработки, типичные для токарных станков, а именно для прутковых автоматов, такие как:
- обработка заготовки с помощью направляющей втулки, работающей в режиме втулки и неподвижной относительно станины, а также с непрерывной подачей заготовки, в частности с операцией отвода подвижной передней бабки в перекрываемое время;
- обработка заготовки с помощью направляющей втулки, работающей в режиме втулки и неподвижной относительно станины, а также с дискретной подачей заготовки, в частности с отводом подвижной передней бабки в перекрываемое время.
Среди этих различных типологий обработки имеются технологии обработки, типичные для прецизионных токарных станков, такие как:
- обработка заготовки с помощью направляющей втулки, работающей в режиме зажимного патрона, включающая одиночную дискретную подачу заготовки, в частности с отводом подвижной передней бабки в перекрываемое время;
- обработка заготовки с помощью направляющей втулки в режиме зажимного патрона, включающая множество дискретных подач заготовки, в частности с отводом подвижной передней бабки в перекрываемое время, и
- обработка заготовки с помощью направляющей втулки в режиме зажимного патрона, включающая одно или более осевых и двунаправленных перемещений обрабатываемой заготовки.
Токарный станок, оборудованный направляющей втулкой, выполненной с возможностью использования в режиме втулки и в режиме зажимного патрона, тогда как шпиндель втулки и зажимной механизм могут либо перемещаться в осевом направлении с помощью подвижной передней бабки, либо оставаться неподвижными в осевом направлении относительно станины, позволяет также изменить типологию обработки в процессе обработки одной заготовки.
Токарный станок обеспечивает возможность более широкого диапазона операций обработки по сравнению с предшествующим уровнем техники, в частности, позволяя сочетать разные типы обработки.
Например, после обработки заготовки в режиме втулки может следовать обработка в режиме зажимного патрона, например, для осуществления поперечного сверления для получения радиального отверстия на поверхности заготовки.
В отличие от типологии обработки, инструмент 4 или множество рабочих инструментов могут быть выполнены с возможностью обработки поверхности заготовки 8 в фиксированном и предварительно заданном осевом положении относительно станины.
В отличие от типологии обработки, инструмент 4 или множество рабочих инструментов могут быть выполнены с возможностью обработки поверхности заготовки 8 с осевым перемещением вдоль оси поступательного перемещения и вращения заготовки 8.
Перечень ссылочных обозначений
1 Станина
2 Подвижная передняя бабка
201 Наружная часть подвижной передней бабки
202 Поворотная часть подвижной передней бабки
203-4 Двигатель
205 Подшипник качения
3 Пиноль втулки
4 Инструмент
5 Зажимной механизм
6 Подшипник
7 Выступ
8 Обрабатываемая заготовка
9 Направляющая втулка
10 Тормоз втулка-бабка
11 Тормоз втулка-станина
12 Подшипник качения
13 Шпиндель втулки
14 Ось поступательного перемещения и вращения заготовки
15 Поверхность торможения
15а Участки поверхности станины
16 Концевой участок пиноли втулки
17 Концевой участок подвижной передней бабки
18 Поверхность торможения
19 Концевой участок подвижной передней бабки
20 Концевой участок шпинделя втулки
21 Паз
22 Корпус втулки