СТАНОК СПЕЦИАЛЬНЫЙ С ЧПУ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ВИНТОВЫХ КАНАВОК В ДЕТАЛЯХ ТИПА ЦИЛИНДР

Предлагаемая полезная модель относится к металлообрабатывающему оборудованию, а именно - к станкам для нарезания винтовых канавок методом строгания с постоянным, переменным или комбинированным углом подъема канавки в деталях типа цилиндр с применением однорядной или многорядной резцовой головки и может быть использована в различных отраслях промышленности, в частности, в машино - и станкостроении.
В практике станкостроения известны станки с ЧПУ (числовым программным управлением) для нарезания винтовых канавок с малым углом подъема винтовой линии (менее 18 градусов угловых) в деталях типа цилиндр, содержащие составную станину, состоящую из трех частей - станины стеблевой бабки, станины изделия и станины промежуточной, причем станина стеблевой бабки выполнена составной из отдельных секций, скрепленных между собой элементами крепления. Внутри станины размещен ходовой винт стеблевой бабки, а сама станина снабжена направляющими. Станина изделия также составной из отдельных секций, позволяющих закреплять для обработки заготовки различной длины. Станина стеблевой бабки и станина изделия соединены меду собой промежуточной станиной, служащей также основанием для бункера-приемника стружки. На направляющих станины размещена стеблевая бабка, служащая для сообщения стеблю возвратно-поступательного движения с заданной скоростью вдоль оси станка и для возвратно-вращательного движения относительно горизонтальной оси, для автоматического выдвижения резцов в начале рабочего хода на заданную глубину резания и сброса их внутрь резцовой головки в начале холостого хода, а также для установочного поворота резцовой головки. Поступательное движение бабки осуществляется от коробки подач соединенным с ней приводом подач, управляемым системой ЧПУ. Возвратно-вращательное
движение стебля осуществляется от отдельного двигателя, также управляемым ЧПУ.
Стебель станка соединен с стеблевой бабкой через планшайбу, снабжен поддерживающим и направляющим люнетами, а также резцовой головкой с пазами и размещенными в них резцами, взаимодействующими с конусом, сопряженным со штангой, проходящей внутри стебля. Штанга механически связана с кинематической цепью стеблевой бабки и имеет возможность поворота вокруг продольной оси и взаимодействия с двумя конечными выключателями, определяющими положение резцов при рабочем и холостом ходе резцовой головки, при этом, когда резцовая головка заканчивает рабочий ход (крайнее правое положение), сигнал от одного из конечных выключателей поступает на привод стеблевой бабки, она изменяет направление движения и перемещается справа налево, при этом резцовая головка занимает крайнее левое положение и через кинематические цепи стеблевой бабки стебель поворачивается в первоначальное положение и резцы перемещаются вновь по винтовой лини" совершая рабочий ход и прострагивая винтовые канавки. При каждом рабочем ходе резцы углубляются на заданную величину, до достижения заданной глубины канавок. При необходимости выполнения следующей группы канавок поворот головки с резцами в новое исходное положение осуществляется оператором поворотом стебля относительно планшайбы бабки стебля.
Обрабатываемая деталь закрепляется в люнетах на станине изделия, имеющей плоские направляющие, что позволяет обрабатывать различные по длине детали. Перемещение люнетов осуществляется с помощью зубчатой рейки, размещенной между направляющими станины изделия и зубчатых колес, смонтированных в люнетах. Перемещение люнетов производится вручную маховиками.
Смазка и охлаждение зоны обработки производится при помощи СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости), подаваемой гидросистемой, включающей гидронасос с приводом, фильтры, расходный резервуар и систему трубопроводов. Известный станок оснащен элементами управления его механизмами, выполненными в виде закрепленных на передней стенке станины стеблевой бабки
упоров, при помощи которых осуществляются аварийное отключение приводов станка в крайних положениях бабки стебля, снижение скорости перемещения бабки стебля в конце холостого хода и в конце рабочего хода по окончании процесса резания, остановку главного привода, его реверс и разгон до заданной скорости на холостом ходу при перемещении бабки стебля справа налево, остановку главного привода, его реверс и разгон до заданной скорости на рабочем ходу при перемещении бабки стебля слева направо, отключение насоса подачи СОЖ при выходе резцовой головки из изделия при рабочем ходе и включение насоса при входе резцовой головки в изделие при рабочем ходе бабки стебля, а также автоматическая подача резцов резцовой головки на глубину резания при рабочем ходе бабки стебля и сброс резцов при ее холостом ходе.
Система управления ЧПУ содержит датчик линейного перемещения стеблевой бабки и датчик угла поворота стебля, связанный с валом двигателя вращения стебля. Датчики включены на вход системы ЧПУ, а ее выход подключен на вход силовой схемы управления двигателем вращения стебля. [1, 2]
Известный станок при достаточно высоких технических характеристиках обладает недостатком, заключающемся в том, что в нем возможно получения винтовых канавок с углом подъема винтовой линии не более 14 градусов угловых, а система ЧПУ используется не достаточно эффективно, что сказывается на производительности станка и его технологических возможностях.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение эффективности системы ЧПУ и производительности станка, а также расширение его технологических возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в станке специальном для нарезания винтовых канавок в деталях типа цилиндр, содержащем выполненную из отдельных, скрепленных между собой частей и снабженную направляющими станину, стеблевую бабку с коробкой подач и приводом, сопряженный с бабкой и снабженный резцовой головкой, люнетами и приводом стебель, внутри которого размещена штанга, сопряженная с конусом, взаимодействующим с резцами головки, люнеты для закрепления изделия, гидросистему для подачи СОЖ,
датчик линейного перемещения стеблевой бабки, датчик регистрации углового положения стебля и систему ЧПУ в него дополнительно введены датчик линейного перемещения штанги, соединенный со штангой привод и датчик частоты вращения стебля, причем выходы сигналов датчика линейных перемещений штанги и датчика частоты вращения стебля соединены со входом системы ЧПУ, а ее выходы соединены со схемами силового управления приводами перемещения штанги, вращения стебля и перемещения стеблевой бабки
Предлагаемая полезная модель представлена на чертеже, где показана кинематическая схема специального станка для нарезания винтовых канавок с элементами контроля и управления резцовой головкой.
Станок содержит станину 1 стеблевой бабки, станину 2 изделия и промежуточную станину 3, которые соединены между собой элементами крепления 4. Станины 1 и 2 снабжены направляющими 5 и 6, а станина 3 стружкоприемником 7. На направляющих 5 станины 1 установлена стеблевая бабка 8 с планшайбой 9, с которой сопряжен стебель 10 с резцовой головкой 11, конусом 12 и штангой 13, сопряженной с приводом 14 через редуктор 15. Стебель 10 снабжен приводом 16 поворота вокруг горизонтальной оси, поддерживающим 17 и направляющим 18 люнетами. В резцовой головке 11 в пазах 19 установлены резцы 20, сопряженные своими нижними основаниями с конусом 12. Стеблевая бабка 8 снабжена приводом продольного перемещения 21 посредством винтовой пары 22. На станине 1 закреплены элемента управления механизмами станка 23 и 24, представляющие собой конечные выключатели, с которыми могут взаимодействовать регулируемые упоры 25 и 26, закрепленные на корпусе бабки 8. На станине 1 закреплен с возможностью взаимодействия с бабкой 7 датчик 27 ее линейного перемещения, а на валу привода поворота стебля - датчик 28 углового положения и датчик 29 частоты вращения стебля. В корпусе бабки 7 установлены датчик 30 линейного перемещения штанги 13. На станине 2 в направляющих 5 установлены люнеты 31 и 32, в которых может быть закреплено изделие 33.
Система подачи СОЖ включает гидростанцию 34 с двигателем насоса 35, отстойник 36, фильтр 37, резервуар 38 и трубопроводы 39.
Система контроля и управления нарезкой винтовой канавки включает систему числового программного управления (ЧПУ) 40, описанные выше элементы 23 и 24, датчик 27 линейного перемещения стеблевой бабки, датчик 28 углового положения стебля, датчик 29 частоты вращения стебля и датчик 30 линейного перемещения штанги резцовой головки. Датчики 27, 28, 29 и 30 являются элементами обратной связи системы ЧПУ.
Ручное управление первоначальной установкой инструмента и наладкой станка на рабочие режимы осуществляется схемой ручного управления 41 привода 21 стеблевой бабки 8, привода 16 поворота стебля в исходное положение, привода 14 перемещения штанги 13 конуса 12 резцовой головки 11.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
В люнеты 29 и 30 закрепляется изделие 33. При помощи схемы управления первоначальной установкой и наладкой 41 стеблевая бабка 8 со стеблем 10 и резцовой головкой 11 перемещается в крайнее левое исходное положение (см. прилагаемый чертеж), при этом штанга 13с конусом 12 смещена вправо и резцы 20 занимают крайнее нижнее положение. Затем приводом 14 штанга 13 перемещается влево, при этом резцы выдвигаются на заданную величину конусом 12. Приводом 21 устанавливается первоначальное положение резцовой головки 11 и в систему ЧПУ 40 вводится программа с параметрами винтовой линии канавки (угол подъема винтовой линии, шаг канавок, скорость движения стеблевой бабки, угловая частота вращения стебля, величина съема металла за каждый рабочий проход, режим работы двигателя 35 гидросистемы), включается двигатель гидросистемы подачи СОЖ, после чего оператор переводит управление работой станка в автоматический режим, при этом стеблевая бабка перемещается вправо, одновременно стебель согласно введенной программе в ЧПУ вращается на заданное число оборотов и производится первый рабочий проход винтовой канавки. По команде элемента управления 24 стеблевая бабка останавливается, при этом резцовая головка выходит из зоны обработки, штанга перемещается
вправо, резцы занимают нижнее положение, стеблевая бабка перемещается в крайнее левое положение, останавливаясь по команде элемента управления 23, стебель устанавливается в исходное положение, резцы выдвигаются на величину, соответствующую второму проходу и цикл повторяется. По достижении заданной глубины канавки стеблевая бабка занимает крайнее правое положение и все системы и механизмы станка автоматически отключаются. При необходимости нарезания удвоенного или утроенного количества канавок в установленном изделии по команде ЧПУ резцовая головка занимает необходимое исходное положение (без участия оператора) и автоматика станка повторяет описанный выше цикл обработки.
Предлагаемое техническое решение позволяет имеющиеся три кинематические цепи станка, обеспечивающие возвратно-поступательное движение стеблевой бабки с инструментальной головкой, поворот инструментальной головки на угол подъема канавок, радиальное перемещение резцов (рабочая подача на врезание, подъем и сброс резцов в конечных точках возвратно-поступательного движения головки) осуществить в автоматическом режиме, при этом за счет сокращения количества кинематических элементов (пар) и применения беззазорных, безлюфтовых соединений кинематика значительно упрощается, станок имеет минимальную кинематическую погрешность, что улучшает его технические характеристики и, соответственно, его производительность.
Библиографические ссылки
1. А.с. СССР №3778965, заявлено 24.03.76, опубликовано 15.11.80 г., бюллетень №42, 25.11.80 г.
2. Техническая документация на станок РТ615 Ф1, группа РТ 615.00.000. РЭ, листы 3-5, 14, 20-32, ОАО «Рязанский станкостроительный завод», 1977 г.