АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОВОРОТНЫЙ ПАТРОН

Полезная модель относится к станкостроению, а более конкретно - к устройствам и системам, предназначенным для многосторонней обработки деталей на токарных автоматизированных станках.
Известны поворотные патроны (SMW-AUTOBLOK s.p.a. 1-10040 Caprie-Torino Itali D - 88070 Meckenbeuren), содержащие корпус с радиально расположенными в нем базирующим и зажимным кулачками, механизм поворота и фиксации, выполненный в виде клина и толкателя, снабженных гидроцилиндрами, размещенными непосредственно в корпусе вращающегося патрона.
Недостатками данных патронов является ряд проблем конструктивного и эксплуатационного характера: сложность уплотнения вращающихся соединений, невозможность использования стандартной сети сжатого воздуха, неудовлетворительная инструментальная доступность.
Известен поворотный патрон (а.с. СССР №1386379, кл. В23В 31/34, БИ №13, 1988 г.). Патрон содержит механизмы зажима и фиксации, с удаленными и конструктивно отличающимися друг от друга приводами.
Недостатком данного патрона является сложность конструкции.
Наиболее близким по конструктивным особенностям и достигаемому эффекту является автоматический самоцентрирующий поворотный патрон (патент RU №2070502, кл. B23Q 15/00, Бюл., №35, 1996 г.), содержащий корпус с расположенными в нем механизмами зажима и поворота детали, связанными с приводом, блок управления приводом, предназначенный для связи с системой ЧПУ, датчик положения детали, связанный с блоком управления приводом. Патрон обеспечивает самоцентрирование заготовки при ее закреплении, снабжен компактным механизмом поворота.
Недостатком патрона является сложная связь от привода к механизму поворота, обеспечивающая самоцентрирование обрабатываемой детали.
Для упрощения конструкции, повышения жесткости и надежности функционирования поворотного патрона, содержащего корпус, механизмы закрепления и поворота детали, совмещенный гидропривод, датчик углового положения детали, силовые элементы - ползуны размещены в центральной расточке корпуса патрона, они выполнены в виде полуцилиндров и снабжены элементами: один - клином для зажимного механизма, другой - рейкой, зацепленной с реечной шестерней, находящейся в зацеплении с рейками клиновых толкателей поворотного механизма.
На фиг.1 показана конструктивно-кинематическая схема автоматического поворотного патрона. На фиг.2 - поперечный разрез А-А патрона фиг.1.
Автоматический поворотный патрон содержит корпус 1, совмещенный гидропривод 2 закрепления и поворота детали 3, датчик положения детали 4. В корпусе 1 патрона, установленного на переднем конце шпинделя 5 станка, размещены: поворотный механизм 6, поворотное звено 7, несущее обрабатываемую деталь 3, зажимной рычажно-клиновой механизм 8, воздействующий на радиально подвижный кулачек 9. В центральной расточке корпуса патрона (фиг.2) размещены силовые элементы - ползуны 10 и 11, выполненные в виде полуцилиндров. Ползун 11 снабжен рейкой 12, зацепленной с реечной шестерней 13, находящейся в зацеплении с рейками клиновых толкателей 14 и 15 поворотного механизма 6. На схеме (фиг.1) ползун 11 условно развернут на угол π/2 вместе с поворотным механизмом и четырехгранником 16 базирующей цапфы поворотного звена 7, выполняющей функцию поворотного базирующего неподвижного в осевом направлении кулачка патрона. Поворотный механизм 6 включает клиновые толкатели 14 и 15, реечную шестерню 13. Зажимной рычажно-клиновой механизм 8 включает в себя клин и двухплечий рычаг.
Совмещенный гидропривод 2 поворотного патрона установлен на заднем конце шпинделя 5 и закреплен на нем через промежуточный фланец 17. Он включает цилиндр 18 зажима детали, поршень которого соединен с ползуном 10 посредством трубчатого штока 19 и цилиндр поворота 20. Поршень последнего соединен с ползуном поворота 11 центральным штоком 21.
Поршень цилиндра поворота 20 снабжен двумя выдвижными штангами 22, несущими кольцо 23, замыкающее контакты датчика 4 положения детали в неподвижном состоянии патрона и при его вращении. Датчик положения установлен на невращающейся части муфты 24 подвода жидкости к приводу патрона. Пружина 25 соединена с кулачком 9. Клин 26 ползуна 10 воздействует на рычаг механизма 8 зажима заготовки.
Автоматический поворотный патрон работает следующим образом. В исходном положении патрона обрабатываемая деталь 3 закреплена в поворотном звене 7 и зафиксирована в угловом положении. При этом ползун 10 зажимного рычажно-клинового механизма 8 и поршень цилиндра 18 находятся в крайнем левом положении. Ползун 11 под действием поршня цилиндра 20 и клиновой толкатель 14 поворотного механизма 6 шестерней 13 смещены в крайнее правое положение, а клиновой толкатель 14 своим скосом заклинивает четырехгранник 16 базирующей цапфы поворотного звена 7. Данное фиксированное положение детали контролируется посредством замыкания кольцом 23 правого контакта датчика 4 положения детали в патроне.
Затем производится обработка первой стороны детали 3. После завершения обработки стороны без останова вращения шпинделя устройством управления (УЧПУ) подается команда на поворот детали в патроне.
Поворот детали 3 во вращающемся патроне на угол, равный π/2, осуществляется за два полуцикла. Для выполнения 1-го полуцикла поворота по команде от устройства управления переключается распределитель жидкости или сжатого воздуха (на схеме не показан), реверсирующий поток в цилиндре 20, поршень которого и ползун 11 в патроне перемещаются влево. Последний через шестерню 13 перемещает вправо толкатель 15, который воздействуя на ребро четырехгранника 16 поворачивает его, а соответственно и деталь, на некоторый угол в направлении встречном движению клинового толкателя 15. В это время клиновой толкатель 14 занимает крайнее левое положение. Синхронно с движением клиновых толкателей 14 и 15 движется влево кольцо 23 и в крайнем положении замыкает левый контакт датчика 4, что свидетельствует о завершении 1-го полуцикла поворота и является командой на выполнение 2-го полуцикла.
На схеме (фиг.1) данное положение клиновых толкателей 14 и 15 и четырехгранника 16 показано пунктирными линиями.
При выполнении 2-го полуцикла поворота детали распределитель жидкости, управляющий поворотом, переключается в первоначальное положение. Поршень цилиндра 20 и ползун 11 начинают перемещаться вправо, а клиновой толкатель 15 - влево, освобождая четырехгранник 16. В это же время клиновой толкатель 14 перемещается вправо и, воздействуя своим торцом на грань четырехгранника 16, поворачивает его и в конце хода фиксирует за следующую грань. Возвращается в первоначальное положение и кольцо 23, замыкая правый контакт датчика 4.
Далее согласно управляющей программе обрабатывается 2-я сторона детали 3, затем производится поворот на угол π/2 и обработка следующей стороны и так до полной обработки детали со всех сторон. По завершении цикла обработки происходит останов шпинделя и освобождение детали от ее зажима в поворотном звене 7. Для этого распределитель, управляющий зажимом детали, переключает поток жидкости и поршень зажимного цилиндра 21 перемещает ползун 10 вправо, освобождая рычаг механизма зажима 8. Под действием пружины 25 кулачек 9 отводится от детали 3 для удобства ее съема.
Применение предлагаемого автоматического поворотного патрона позволит значительно упростить конструкцию, повысить жесткость и надежность функционирования.