Металлорежущий станок со сменными шпиндельными головками

П 9) (3 ) 23 0 3/157 РЕТЕ ЬСТВУ МУ СВИ АВТОР(21) 4926269 (22) 05.03.91 (46) 30,12.92 (71) Волжско ву легковых 72) В,А.Пор изводст и П.А.Е) Автор 130500 во ССС 57, 1985 е сви л. В 2 ельсОЗ/ ЖУЩ НДЕ Й СТА ЬНЫМ ОЛОв чэстнными ть изо- иксиру- аимно: станкострое ые станки со О вками. Сущнос ые головки 4 ф по двум вз Дь. СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) МЕТАЛЛОРЕ СМЕННЫМИ ШП ВКАМИ(57) Использование ности многоцелев шпиндельными го бретения: шпиндел ются н а. пл ите лярным плоскостям. Кольцевые скалок взаимодействую со скоиндельной головке 4 и, втягивазводят"е"е"зажим. Скалки тся за счет взаимодействия их пазов 16, 17 с наклонными вы- , 13, выполненными на штоках ые перемещаются под действи, 9. Расфиксация происходит ствии штоков гидроцилиндров ы 20, а через них на торцы штодварительная фиксация шпиноловки 4 производится приприводного ползуна на шпоненную на шпиндельной головке во снабжено системой очистки духом установочных и прижимтов. 3 з,п. ф-лы, 9 ил. перпендикувыступы 15бами.на шпясь, и-роиперемещаюнаклонныхступами 1210, 11, которем пружинпри воздейна плунжерков 10, Предельной гвоздействиику, закрепл4, Устройстсжатым возных алеман. Демчик Корре ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 роизводственн Заказ 4338 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изо б 113035, Москва, Ж, Ра Подписноетениям и открытиям при ГКНТ кая наб 4/б10 15 конструкции,30 перемещения, а в каждом из отверстий пли 40 ты установлены по два подпружиненных 50 виде двух гидроцилиндров с Г-образнымиприхватами на корпусе, установленных на колонне поворотно-делительного устройства на позиции смены шпиндельных головок над механизмом зажима с возможностью Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при обработке корпусных деталей на металлорежущих агрегатных станках и переналаживаемых автоматических линиях со сменными многошпиндельными головками в серийном и мелкосерийном производстве.Известны металлорежущие станки со шпиндельными гоЛовками, жестко закреплеЪйМйи на ганях поворотной части силового узла. - .Такая конструкция сганка не позволяет производить замену шпиндельных головок при многооперационной обработке и пере- наладке станка на другую деталь, т.к, шпиндельные головки жестко закреплены на гранях поворотной части силового узлаИзвестны также металлорежущие станки со сменными шпиндельными головками, снабженные накопителями шпиндельных 2 головок с устройствами их смены, в которых на силовом узле закреплена только одна шпиндельная головка.В таких станках после каждой технологической операции требуется замена голо вки, при которой необходим отвод силового узла, раэким головки;перекладка в накопитель заменяемой головки, установка в силовой узел новой шпиндельной головки, что значительно удлиняет цикл обработки.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является многооперациойный Станок с ЧПУ со сменными шпиндельными головками, содержащий установленный на станине силовой стол с поворотно-делительным устройством, поворотная часть которого выполнена в виде многогранной призмы, на гранях которой установлены шпиндельные головки и механизмы зажима шпиндельных головок, включающие корпус в виде плиты с двумя отверстиями.Недостатки этого станка;отсутствие фиксации шпиндельных головок в горизонтальной плоскости, т.к. клиновые планки, зажимающие головки, перемещаются от своих пружин независимо друг от друга, а паз, выполненный в шпинделе, не может жестко фиксировать шпиндельную головку по выступу выходного вала, потому что шпиндель и вал вращаются и должны быть установлены между собой с некоторым зазором, Таким образом, конструкция механизма зажима шпиндельных головок в этом станке не является самоцентрирующей и не обеспечивает достаточной точности зажима многошпиндельных головок.Конструкция механизма зажима многошйиндельных коробок не обеспечивает надежного жесткого зажима головок от смещения под воздействием сил резания, направленных вверх (например, при фрезеровании), т,к. шпиндельные головки удерживаются только эа счет собственного веса и силы трения между клиновыми планками и направляющими многошпиндельной коробки типа "ласточкин хвост", возникающей при зажиме,При такой конструкции механизма зажима автооператор для смены шпиндельных. головок должен иметь значительные габариты по высоте,т.к. длина его хода по вертикали должна быть не меньше высоты шпиндельной головки, что в крупногабаритных станках с большими шпиндельными головками создает громоздкость Цель изобретения - повышение надежности и точности станка и уменьшение его габаритов,С этой целью в металлорекущем станке со сменными шпиндельными головками, содержащем установленный на станине силовой стол с поворотно-делительным устройством, поворотная часть которого выполнена в виде многогранной призмы, на гранях которой установлены шпиндельные головки и механизмы зажима шпиндельных головок, включающие корпус, выполненный в виде плиты с двумя вертикальными отверстиями, привод главного движения и устройство для смены шпиндельных головок с магазином, согласно изобретению механизм зажима снабжен четырьмя скалками с кольцевыми выступами на концах и с наклонными пазами, установленными горизонтально в плите с воэможностью осевого штока, выполненных с наклонными выступами, взаимодействующими с наклонными пазами скалок, при этом вертикальные отверстия плиты сверху закрыты крышками с Г-образными выступами, в отверстии кото- . рых размещены плункеры с возможностью ограниченного перемещения вдоль отверстий плиты и взаимодействия с торцем верхнего штока, Привод зажима выполнен в осевого перемещения и зацепления с Г-образными выступами механизма зажима, кроме того, механизм зажима снабжен устройством фиксации шпиндельных головок, выполненным в виде подпружиненного ползуна с наклонной поверхностью и с клиновым выступам, установленного в пазу плитыс возможностью взаимодействия клиновоговыступа с клиновой поверхностью шпанки,закрепленной на шпиндельнай головке, анаклонной поверхности - с подпружиненным плунжером. При этом привод устройства фиксации установлен на позиции сменышпиндельных головок под механизмом зажима, а в плите выполнен вертикальныйпаз, пересекающийся с клиновым выступомползуна,Шпиндельные головки снабжены скобами для зацепления с кольцевыми выступамискалок механизма зажима.Кроме того, наклонная поверхностьклинового выступа ползуна механизма фиксации выполнена под острым углом к установочной поверхности плиты, авзаимодействующая с ней клиновая поверхность шпанки.наклонена к поверхноститыльной стороны шпиндельной головки подуглом, дополняющим "этот. острый угол до1800, а подпружиненные штоки в каждомотверстии плиты установлены на таком расстоянии друг от друга, которое исключает их 2взаимодействие при зажиме шпиндельнайГОЛОВКИ.В станке выполнена система очисткиустановочных и прижимных элементов механизма зажима и шпиндельных головок 3сжатым воздухом в виде каналов в штокегидрацилинд 1 а привода зажима, в плунжере и плите, при этом в плунжере установленподпружиненный клапан.С целью расширения технологических Двозможностей механизмом зажима снабжена каждая грань поваротно-делительнагоустройства.Повышение надежности и точностистанка обусловлено тем, что конструкция 4механизма зажима выполнена таким образом, что позволяет устанавливать шпиндельные головки на граняхповарстно-делительнаго устройства с высокой точностью и жесткой фиксацией как в 4вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, а также с надежным прижимом книжней установочной плоскости.Кроме того, установка подпружиненныхштоков в каждом отверстии плиты на некатором расстоянии друг ат друга, исключающем их взаимодействие при зажиме,позволило обеспечить индивидуальный зажим какдой скалки отдельным пакетом пружий, чта увеличило в два раза общее усилие 5зажима шпиндельнай головки.При этом наличие системы очистки установочныхи прижимных элементов сжатым воздухом также повышает точностьустановки головок и надежность работы станка в целом, исключая при этом попадание стружки на установочные и прижимныеэлементы механизма зажима и шпиндельных головок при их установке и зажиме.5 Все это позволяет производить на станке многаоперационную обработку деталейкак с высокой точностью, так и с большиминагрузками при резании, например тонкаярасточка, фрезерование, сверление и др.10 Снабжение механизмом закима шпиндельной оловки каждой грани поворотно-делительнаго устройства расширяеттехнологические возможности станка, позволяя увеличить количество сменных голо 15 вок и расширить номенклатуруобрабатываемых деталей,Такая конструкция механизма зажимапозволяет снимать шпиндельную головку,приподнимая ее на величину хода, равную20 примерна длине шпанки, закрепленной нашпиндельной головке, что значительноменьше высоты самой головки, а затем вгоризонтальном направлении переместитьее к накопителю, Для реализации таких пе 5 ремещений требуется автооператор меньших размеров по высоте, чем встанке-прототипе, что значительно уменьшает габариты крупногабаритных станков сбольшими шпиндельными головками.О На фиг. 1 изображен предлагаемый станок, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху;на фиг, 3 - механизм зажима и фиксации,вид спереди; на фиг, 4 - сечение А-А на фиг.3; на фиг, 5 - привод зажима, разрез вдоль5 аси гидрацилиндра; на фиг. 6 - механизмфиксации с приводом, осевой разрез; нафиг. 7 - вид по стрелке Б на фиг. б; на фиг,8 - сечение В - В на фиг. 6; на фиг. 9 - вид наустайовочные элементы шпиндельной голоО вки,Металларежущий станок со сменнымишпиндельными головками содержит станину 1, установленный;на ней силовой стол 2с поваротна-делительным устройством 3 с5 вертикальной осью поворота. Поворотнаячасть устройства 3 выполнена в виде многогранной призмы, на гранях которал установлены шпиндельные головки 4 и механизмызажима шпиндельных головок, привод глав 0 ного движения и привод поворота поворотно-делительнаго устройства, а такжеустройство для смены шпиндельных головок, состоящее из перекладчика 5 и накопителя 6,5 Механизм зажима шпиндельных головок состоит из корпуса, выполненного в виде плиты 7 с двумя в ртикальнымиотверстиями, в каждом из которых расположены па два подпружиненных пакетами тарельчатых пружин 8 и 9 штока 1 О л 11,1784443 7выполненных с наклонными выступами 12 и 13. В плите 7"гбризонтально установлены четыре скалки 14 с кольцевыми выступами 15 и с наклонными пазами 16 и 17 с возможностью осевого перемещения, причем на клонные пазы 16 и 17 взаимодействуют с наклонными выступами 12 и 13 штоков 10 и11. Вертикальные отверстия плиты сверху закрыты крышками 18 с Г-образными выступами 19, В отверстиях крышек 18 размеще ны плунжеры 20 с возможностью огранйченного перемещенйя-вдольосй отверстия а и взаимодействия с торцем верхнего штока 10. Скалки 14 установлены в йлите с помощью прижимных элементов 21. 15 Для базирования снизу на плите выполнен установочный выступ 22.Привод зажима выполнен в виде двух гидроцилиндров 23 с Г-образнымиприхватами 24 на корпусе, которые установлены с 20 помощью кронштейна 25 на колонне 26 йо-. воротно-делительного устройства 3 на позиции смены шпиндельных головок над механизмом зажимас возможностью осевого перемещения и зацепления с Г-образны ми выступами 19 механизма зажима. Гидроцилиндры 23 зафиксированы от поворота шпонкой.Каждое эажимное приспособление, установленное на грани поворотно-делитель ного устройства, снабжено"механизмом фиксации шпиндельных головок, выполненным в виде подпружиненного ползуна 27 с наклонной поверхностью 28 и с клиновым выступом 29, установленного в пазу б плиты 35 7 с возможностью взаимодействия клинового выступа 29 с клйновой поверхностью шпон ки 30, закрепленной на тыльной стороне шпиндельной головки 4; а наклонной поверхности - с подпружиненным плунжером 40 31, установленным в пересекающемся с пазом б отверстии Ь плиты. В плите 7 вь 1 полнен вертикальный паэ г, пересекающийся с клиновым выступом 29 ползуна, При этом наклонная поверхность 28 клинового высту па 29 ползуна 27 выполнена под острым углом а к установочной поверхности плиты 7, а взаимодействующая с поверхностью 28 клиновая поверхность шпонки 30 наклонена кповерхности тыльной стороны шпин дельной головки 4 подуглом, дополняющим этот острый угол до 180(фиг.8). Привод механизма фиксации выполнен в виде гидроцилиндра 32 со штоком 33 и установлен на кронштейне на основании колонны 26 поворотно-делительного устройства под механизмом зажима с возможностью взаимодействия с механизмом фиксации. Станок снабжен системой очистки установочныхи прижимных элементов механизма зажима и шпиндельных головок сжатым воздухом, выполненной в виде каналов: канала д- в штоке гидроцилиндра 23, каналов е- в плунжерах 20, каналов ж - в плите, при этом в плунжерах 20 размещены подпружиненные клапаны 34, а в нижнем конце каналад - нажимной элемент 35. На тыльной стороне каждой шпиндельной головки 4 установлены по четыре скобы 36 для зацеплеНияс кольцевыми выступами скалок 14 механизма зажима, два карниза 37, предназначенных для базирования на выступы 22 механйэма зажима, а на нижней стороне -две направляющие планки 38 и кронштейн с пазом 39.Причем штоки 10 и 11 механизма зажима установлены в каждом отверстии плить 1 на таком-расстоянии друг от друга, которое исключает их взаимодействие при зажиме шпиндельной головки.Перекладчик устройства для смены шпиндельных головок выполнен в виде платформы 40, которая установлена на четырех подъемниках 41, приводимых от гидроцилиндра 42 подъема платформы,На платформе 40 установлены две на-. правляющие с роликами 43, по которым перекатываются шпиндельные головки. Между направляющими 43 расположен механизм передвижения головок 44 с водилам 45, который приводится от мотор-редуктора (на чертежах не показан), Рядом с переклад- чиком 5 установлен, накопитель 6 шпиндельных головок, имеющий гнезда 46 О-образной формы с двумя горизонтальными направляющими 47 с роликами. Станок работает следующим образом.По окончании цикла обработки детали 48 силовой стол 2 отатывает поворотноделительное устройство 3 с отработавшими головками 4 в положение смены головок (фиг,1). При этом поворотно-делительное устройство 3 устанавливается так, что паз нижнего кронштейна 39 располагается над водилом 45 перекладчика.Подается рабочая жидкость в верхние полости гидроцилиндров 23 и в нижнюю полость гидроцилиндра 32 (фиг.6), Шток- поршни гидроцилиндров 23 перемещаются вниз, Нажимные элементы 35 упираются в клапаны 34 и утапливают их, открываются каналы е для подвода сжатого воздуха в плунжерах 20. Опускаясь далее, шток-поршни гидроцилиндров 23 нажимают торцами на плунжеры 20. Когда шток-поршни гидроцилиндров 23 упираются вторцы плунжзровной головки 4. В результате этого,35шпиндельная головка 4 оказывается расфиксированной, В это время она свободно лежит на выступах 22 механизма зажима и придерживается скобами 36, закрепленными на тыльной стороне шпиндельных.головок.Подъемная платформа перекладчика 5перемещается вверх. Водило 45 заходит в паз нижнего кронштейна 39, а ролики направляющих 43 подъемной платформы 40 45 входят в контакт с направляющими планками 38 шпиидельной головки. Платформа 40, поднимаясь дальше вверх, поднимает и шпиндельную головку, снимает скобы 36шпиндельной головки 4 иэ зацепления с 50кольцевыми выступами 15 скалок 14. Послеэтого включается приводная цепь механизма 44 передвижения шпиндельных головоки водило 45 за кронштейн 39, через его паз,перемещает головку 4 в свободную ячейку 55поворотной платформы накопителя 6, послечего подъемная платформа 40 опускается вкрайнее нижнее положение,Далее поворотная платформа накопителя б, поворачиваясь, подводит нужную для 20, корпуса гидроцилиндров 23 перемещаются вверх до тех пор, пока не произойдет зацепление Г-образных выступов 19 и 24, далее вся нагрузка от разжима передается через выступы 19 и 24, разгружая колонну26 и подшипники поворотно-делительного устройства от усилия пакетов пружин 8 и 9, замыкая это усилие в плите 7 через жестко установленные крышки 18, т.к, корпуса гидроцилиндров 23 установлены в отверстиях кронштейнов 25 с возможностью осевого перемещения, Плунжеры 20, перемещаясь вниз, нажимают на штоки 10, сжимая пакеты тарельчатых пружин 8 и 9, выбираетсязазор а, Торцы штоков 10 упираются вторцы штоков 11, продолжая опускатьсявниз, сжимают пакеты тарельчатых пружин8 и 9, Пои этом штоки 10 и 11 перемешаются в нижнее положение. В результате наклонные выступы штоков 10 и 11, взаимодействуя с наклонными пазами скалок 14, выталкивают скалки вправо, происходит разжим.Одновременно сэтим падается рабочаяжидкость в бесштоковую полость гидроцилиндра 32 привода фиксации, шток-поршень 33 поднимается вверх, упираясь в плунжер 31, сжимает его пружину и утапливает ега, Плунжер 31 скосом скользит понаклонной поверхности 28 ползуна 27 и отодвигает ползун 27 в левуа сторону фиг,б), Клиновой выступ 29 выходит из зацепления с клиновой поверхностью шпанки ЗО, закрепленной на тыльной стороне шпиндель 1015ЗО установки шпиндельиую головку на позицию смены, Подъемная платформа 40 перемещается вверх, водило 45 входит в паз кронштейна 39 устанавливаемой шпиндельной головки, ролики направляющих 43 соприкасаются с направляющими 38 шпиндельной головки, включается механизм 44 и водило 45 возвращается в исходное положение, перемещая шпиндельную головку по роликам направляющих 43 от накопителя 6 к поворотио-делительному устройству 3.Подъемная платформа 40 опускается вместе со шпиндельной головкой, при этом скобы 36 входят в зацепление с кольцевыми выступами 15 скалок 14, карнизы 37 шпиндельных головок усганавливаются на выступы 22 механизма зажима, шпанка 30 заходит в паз г плиты 7, предварительно центрируя головку, а подьемная платформа 40 далее опускается вниз иэ зоны поворота.Затем подается рабочая жидкость в штоковую полость гидроцилиндра 32 привода фиксации и шток-поршень 33 опускается вниз, вместе с ним опускается и плунжер 31, при этом ползуи 27 под действием сваей пружины перемещается вправо и клиновым выступом 27 входит в контакт с клиновым скосам шпанки 30,От усилия прукины ползуна 27 появляются составляющие этого усилия, которые, взаимодействуя на шпанку 30, притягивают шпиндельную головку к выступу 22 механизма зажима и к правой фиг.З) поверхности паза г плиты 7, Происходит предварительная фиксация,. Затем рабочая жидкость подается в нижние полости гидроцилиндров 23 привода зажима, шток-поршни их при этом поднима:атся вверх, освобождая штоки 10 и 11 механизма зажима разжимая пакеты тарельчатых пружин 8 и 9 и перемещал штоки 10 и 11 вверх), которые через наклонные выступы 16 штоков и пазы 17 скалок 14 втягивают скалки, перемещая их влево, Происходит окончательный зажим,. Для того, чтобы во время зажима избежать трения клинового выступа 29 па поверхности клиновой) шпанки 30, сохранить постоянство прижимного усилия шпиндельной головки к выступу 22 и выбрать все зазоры, клиновое сопряжение выступа 29 ползуна 27 и шпанки 30 выполнено в двух плоскостях,Формула изобретения 1, Металлорекущий станок со сменными шпииделъными головками, содержащий установленный на станине силовой стол с поворатно-делительным устройствам, поворотная часть которого установлена на колонне и выполнена в виде многогранной призмышпиндельнце головки, закрепленные на гранях призмы, механизм зажима шпиндельных головок, включающий корпус в виде плиты с двумя вертикальными отверстиями и привод, устройство для смены шпиндельных головок, установленное в позиции смены, и магазин, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и точности станка, механизм зажима снабкен скалками, подпружиненными штоками, крышками со сквозными отверстиями и Г- образными выступами для взаимодействия с приводом, плунжерами и устройством фиксации шпиндельных головок с приводом, а шпиндельные головки снабжены скобами, при этом скалки установлены в четырех дополнительно выполненных в плите горизонтальных отверстиях с возможностью осевогоперемещения, а на каждой иэ них выполнены кольцевье выступы на концах с возможностью взаимодействия со скобами на шпиндельных головках и поперечные сквозные йаклонныепазы, причем в каждом иэупомянутых вертикальных отверстий плиты установлены по два разнонаправленных подпружиненных цпока, на рабочих концах которых выполнены наклон- ные выступы, размещенные в наклонных пазах соответствующих скалок с возможностью взаимодействия с последними, при этом крышки закреплены в вертикальных отверстиях на верхней йлоскостиплиты, а плункерцустановлены в отверстиях крышек с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с обращенными к ним торцами подпружиненных штоков; причем устройство фиксации шпиндельных головок выполнено в виде подпружиненного полэуна снаклонной рабочей поверхностью и клиновым выстуйом и шпанки с ответной клиновой рабочей поверхностью, закрепленной на корпусе шпиндельной головки с возможностью размещения в дополнительно выполненном в плите вертикальном пазу, при этом ползун размещен в дополнительно выполненном в плите горизонтальном пазу с возможностью поочередного взаимодействия клиновым выступом с клиновой рабочей поверхностью шпонки, а наклонной поверхностьк - со скосом дополнительно введенного подпружиненного плунжера, установленного в дополнительно выполненном в плите вертикальномотверстии,2. Станок по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что привод механизма зажима выполнен в аиде двух гидроцилиндров с Г-образными прихватами на корпусе, установленных на колонне поворотно-делительного устройства в позиции смены шпиндельных головок над механизмом зажима с возможностью осевого перемещения и взаимодействия своими штоками с соответст 20 вующими торцами подпружиненныхплунжеров, а Г-образными прихватами - с Г-образными выступами крышек.3, Станок по п 1, отлич а ю щи йс ятем, что прйвод устройства фиксации шпиндельных головок выполнен в виде гидроцилиндра и установлен на колонне поворотно-делительного устройства в позиции смены шпиндельных головок под механизмом зажима с возможнрстью 30 взаимодействия своим штоком с торцом дополнительного подпружиненного плунжера.4. Станок по п 1, отл и ч а ю щи й сятем, что в штоках гидроцилиндров привода 35 механизма зажима, в подпружиненныхплунжерах и в плите выполнены сообщающиеся каналы под сжатый воздух для очисгки установочных и прижимных элементов, при этом каждый из плунжеров снабжен 40 подпружиненным клапаном, установленным с возможностью взаимодействия с соответствующим дополнительно введенным нажимнцм элементом, закрепленным на конце штока каждого гидроцилиндра приво да механизма зажима.