Металлорежущий станок

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Лвтор изобретения Иностранец Конвэй Д.шелтон(54) МЕТАЛЛОРЕЖУЩИИ СТАНОК 10 Изобретение относится к станкостроению, в частности к обработке заготовок посредством сменяемого инст" румента.5Известен металлорежущий станок,содержащий по крайней мере одну позицию обработки с зажимным приспособлением для заготовок, инструменты, приводимые во вращение с помощью приводного средства и установленные в инструментодержателях, перемещаемых последовательно к позиции обработки и от нее по замкнутой направляющей 1 .Однако известный станок малоэффективен при обработке однотипных деталей разных размеров, поскольку требует значительного времени на его переналадку и имеет ограниченную облаСть применения.20Цель изобретения - устранение указанных недостатков.Цель достигается, тем что каждыйинструментодержатель снабжен полу муфтой и установлен с возможностьюскольжения по замкнутой направляющей,Ура приводное средство инструментоввыполнено в виде каретки, установленной с возможностью перемещения по 30 основанию станка в поперечном направлении относительно замкнутой направляющей и несущей привод вращения инструментов с ведущей полумуфтой,взаимодействующей с полумуфтой инструментодержателя. На фиг.1 изображен предложенный станок, показывающий конфигурацию направляющей и расположение одной или нескольких позиций обработки, вид сверху; на фиг.2 - часть станка вблизи позиции обработки, на котором показаны выходная и транспортирующая штанги и взаимодействующие с ними механизмы, вид сбоку, на Фиг.З - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Е-Б на Фиг.2," на Фиг.5 - сечение ц-В на фиг.2; на фиг.б-сече- ние Г-Г на фиг.2, на фиг.7 - часть позиции обработки и средство ориентировки и крепления инструментальной головки, средство опоры приводного двигателя инструментальной головки, суппорт заготовки и поворотный стол, на фиг.8 - вид привода суппорта заготовки; на фиг.9 - средство привода поворотного стола, на фиг.10 - опора рельсов и цепей и боковые направляющйе инструментальных головок, 858550на фиг.11 - цепной привод, вид в плане; на фиг,12 - конструкция цепи, на фиг,13 - направляющая инструментальной головки, опорные рельсы и средство .установки и крепления, на фиг.14 - типичное приспособление для крепления заготовки, на фиг.15 - многошпиндельная сверлильная головка, на фиг,16 - станок, в котором средство установки и крейления инструментальной головки на позиции обработки выполнено в виде кулачка, закреплен. ного на приводе инструментальной головки и взаимодействующего с ней, на фиг.17 - вид в плане механизма, показанного на фиг.16; на фиг,18 - разрез Д-Д на фиг.16.Металлорежущий станок 1 содержит бесконечную направляющую 2 и позицию 3 обработки, расположенную в одной из точек направляющей 2. В зависимости от потребностей производства на направляющей могут быть расположены дополнительные позиции 4 и 5 обработки.Направляющая 2 изображена удлиненной, и траектория ее имеет прямые участки, соединенные закругленныМи секциями. На направляющей установлено множество инструментальных головок б, Движение инструментальных 6 головок не синхронизировано, т.е. определенная головка или головки могут быть остановлены в некоторых положениях, в то время как другие головки движутся по направляющей, пока они не упрутся в неподвижную головку, либо не остановятся иным образом, либо будут закреплены, как описано ниже. Все инструментальные головки расположены в определенной последовательности и все время находятся на направляющей .2, на которой имеется зона 40 смены инструмента, к которой смонтирован селективно срабатывающий останов 7, позволяющий наладчику заменить затупившийся инструмент или по потребности произвести переналадку. Возможность смены инструмента в течение машинной обработки на позиции 3 увеличивает производительность. Поскольку направляющая 2 расположена на удобном уровне, наладчику не щ приходится влезать ыа лестницу при смене инструмента.На фиг.1 для примера показаны шестнадцать инструментальных головок б,движущихся против часовой стрелки. Это могут быть многошпиндельные сверлильные головки,резьбонарезные головки, расточные или фрезеровальные головки,и каждая из головок имеет нижнюю плиту 8 (фиг;10),Направляющая 2 состоит из пары стоек 9 и 10,соединенных МО распоркой 11. Между стойками 9 и 10 проходят цепи 12 и 13 фиг,13) Каждая цепь (фиг.12) состоит из пластин 14 и 15, соединенных вертикальными осями 16, несущими ролики 17 65 на,шайбах 18. Верхние концы осей 16закреплены в серповидных пластинах19 (фиг.11), внешние части которыхопираются ыа стойки 9 и 10 направляющей 2. Нижние плиты 8 опираются напластины 20, создавая фрикционноеподвижное соединение инструментальных головок с цепями,Для привода цепей 12 и 13 имеютсязвездочки 21 и 22, приводимые во вращение электродвигателями 23 при по/мощи ремней и редукторов (не указаны).На фиг.10 показана установка направляющей 2 на пол 24. Основание 25с выравнивателями 26 снабжено стойками 27 и 28 и ребрами 29,.На верхнихплатформах 30 установлены стойки 9и 10, а также направляющие 31 и 32 инструментальных головок.На фиг.7 показана часть позиции 3обработки, в частности средство привода инструментальных головок и средство установки и крепления их. Средство 33 привода инструментальных головок б имеет основание 34, ча котороеопираются салазки 35,перемещаемые повперек направляющей 2.На салазках 35смонтирован двигатель Зб,имеющий вал37 с полумуфтой сцепления 38,соединяющийся с приводной полумуфтой 39 инструментальной головки б. Сцеплениеможет быть выполнено пневматически,тогда на противоположном конце вала37 устанавливается пневматический тормоз 40 и вращающийся элемент 41 дляподачи охлаждающего и сжатого воздуха,Средство привода инструментальнойголовки б перемещается из рабочегоположения, показанного сплошными линиями на фиг.7, в котором полумуфта38 соединена с полумуфтой 39 остановлонной и закрепленной головки, в нерабочее положение, показанное пунктиромДля этого перемещения используется винт 42, приводимый во вращениеприводом 43, смонтированным на основании 34.Средство установки и крепленияинструментальных головок на позицииобработки имеет для внешнего и внутреннего краев каждой йз нижних плит8 пару рельсов 44 и 45 (фиг.13).Верхние поверхности этих рельсов расположены несколько выше уровня серповидных движущихся пластин 19. Для этогона концах рельсов 44 и 45 имеются выступы 46 и 47 (фиг.2).Между рельсами 44 и 45 и их цепями 12 И 13 расположены две пары установочных штифтов 48 и 49. Вне рельсов установлены две пары зажимов инструментальных головок 50 и 51. Зажимы так, же, как и рельсы 44 и 45расположены на выступах 52 и 53. Припомощи рабочего цилиндра 54 установки и крепления зажимы и штифты перемещаются по вертикали (фиг.2). Последовательность работы такова; сначалаподнимаются штифты 48, 49 и входятв установочные отверстия 55 нижнейплиты 8, затем опускаю "я зажимы 50и 51, жестко закрепляя нижнюю плиту крельсам 44 и 45. При освобождении инструментальной головки сначала поднимаются зажимы, а потом опускаются5штифты.Обычно каждая из головок устанавливается и крепится на позиции обработки после остановки. Однако, еслиз любой момент обработки заготовкина рабочую позицию поступает головка,не требующаяся для обработки этой заготовки, она может быть пропущенадальше без установки и крепления.Этовыполняется, например, посредством 5реагирования средства установки икрепления на обозначение, нанесенноена головку. К примеру, каждая головкаможет нести определенный набор обозначений таких, как сигнальный переключатель 56 (фиг.1), воздействующийна средство опознавания, выполненное в виде чувствительного элемента57, смонтированного на позиции обработки. Такой элемент пошлет сигналкомпьютеру или иному управляющемуустройству 58, которое сравнит этотсигнал с программой обработки этойдетали на позиции обработки. Еслиголовка должна быть использована,будет передан сигнал цилинду 54 наустановку и крепление. В противномслучае остановленная головка не будет установлена и закреплена, абудет перемещена с позиции обработки,и ее место займет другая головка,Средство для задержки каждой последовательно перемещающейся головки вположении перед позицией обработки идля перемещения удерживаемой такимобразом головки в позицию обработки 4 О(фиг.2-6) содержит перемещающую штангу 59 и выходную штангу 60, проходящие параллельно направляющей 2 рядомс позицией обработки З,Перемещающаяся штанга 59 опирается на ролики с 45вогнутой поверхностью 61 и движется возвратно-поступательно и поворачивается вокруг собственной оси. Штан-га 59 имеет пару расположенных нарасстоянии друг от друга по оси собачек 62 и 63, взаимодействующихсоответственно с передним и заднимконцом нижней плиты 8, снабженнойдля этого пазами 64 и 65,Гидравлический цилиндр 66 двойного действия соединен с перемещающейштангой 59 и передвигает ее из отвведенного положения,в котором собач".ки 62 и 63 зацепляют инструментальную головку б непосредственно передпозицией обработки, в переднее по Оложение, в котором эта головка перемещена на позицию обработки. Собачка 62 несколько длиннее собачки63 и при перемещении головки впередвзаимодействует с заплечиком 67 голов. 65 ки 6 на позиции обработки, убирая головку с этой позиции,Выходная штанга 60 имеет пару расположенных на расстоянии друг от друга по оси собачек 68 и 69, расположенных под углом (фиг.4 и 5). Штанга 60 поворачивается вокруг собственной оси на выступах 70, при этом расположение собачек таково, что со" бачка 68 удерживает головку, находящуюся на две головки до позиции обработки, а собачка 69 удерживает головку, находящуюся непосредственно перед этой позицией.Гидравлический цилиндр 71 двойногодействия имеет удлиненную штангу 72 с пазами 73 и 74 (фиг,б ), в которые входят выступы 75 и 76 соответственно штанг 59 и 60. Когда штанга 72 перемещена вперед, собачка 69 перемешается в положение удержания, а собачка 68 - в положение освобождения,Перемещающаяся штанга поворачивается, чтоб опустить свои собачки. Обратное перемещение штанги 72 создает противоположный эффект,Работа средства удержания, перемещения и уборки головок описывается со ссылками на фиг.2, где показаны инструментальнче головки, одна из которых находится на позицииобработки, вторая перед ней, а третьяперед второй головкой. В положении, когда вторая головка б зажата между собачками 62 и 63, а собачка 6 С удерживает третью головку в положении,показанном на чертеже, цилиндр 54перемещается вгеред, освобождая первую головку и убирая из-под нее установочные штифты, Срабатывает цилиндр перемещения 66, выталкивая первую головку б с позиции обработки и перемещая на ее место вторую головку б, Если вторая головка необходима для работы, что определяется сигналом от переключателей 56 управляющему устройству 58 цилиндр 54 отойдетназад, устанавливая и зажимая вторуюголовку б в позиции обработки. Цилиндр 71 вращения штангпереместится вперед, освобождая вторую головку б от собачек перемещения и освобождая третью головку. Транспортирующие цепи 12 и 13.переместят третьюголовку пока она не будет остановлена выходной собачкой 69 на месте прежнего положения второй головки б. Цилиндр перемещения 66 отойдет назад,возвращая перемещающую штангу в еепервоначальное положение, а затемотойдет цилиндр 71, заставляя перемещающие собачки взаимодействовать стретьей головкой, Далее вся операцияповторяется,Суппорт заготовки (фиг.7-9) включает основание 77, расположенное сбоку направляющей 2 с противоположнойстороны от устройства привода инструментальных головок, и салазки 78, 858550движущиеся к головке, закрепленной на позиции обработки, и от нее. Могут быть использованы и другие типы суппортон, например с поперечной подачей. Салазки 78 перемещаются по . направляющим 79, расположенным на основании 77. Привод подачи и поперечного перемещения 80 смонтирован на внешней стороне основания 77 и соединен с салазками 78 при помощи упорного узла 81, винта 82 и шариковой гайки 83. 10На салазках 78 смонтирован поворотный стол 84, установленный на подшипниках 85. Вращение стола 84 обеспечивается электродвигателем 86, через редуктор 87 и зубчатое колесо 88, 15 зацепляющееся с зубчатым венцом 89, ныполненныи в столе 84. Под столом 84 расположен один или несколько остановон 90, нзаимодействующих с остановочным механизмом 91, 20Типичное устройство крепления.заготовки 92, установленное на поворотном столе 84, имеет стойки 93 и верхние элементы 94, несущие зажимные винты 95 с зажимами 96, взаимодействующими с заготовкой 92, показанной штрих пунктирными линиями. Данное устройство имеет также устаноночные бобышки 97 и установочные штифты 98 для фиксации заготовки, На этом устройстве могут быть установлены один или несколько предельных переключателей 99, взаимодействующих с заготовкой в качестве опознавания. Эти переключатели могут быть соединены с управляющим устройством 58. 35Обычная многошпиндельная инструментальная головка б (фиг.15), иапользуемая)например, для сверления, имеетприводной нал 100, вращающий зубчатые колеса 101 шпинделей 102. В про цессе операции сверления заготовку 92 подают н направлении к шпинделям.На представленном станке помимо операции сверления можно проводить резьбонарезание, растачивание,фрезе рование и т,п. для чего станок снаб)жен соответствующими головками б.Последовательность цикла обработки заготовки 92 такова. Когда заготовка зажата в устройстве для ее за жима, оператор, который находится, например около позиции 103 обработки, включает селекторный переключатель, указывающий заготовка какого типа подлежит обработке, при этом управляющее устройство 58 выбирает или устанавливает правильную программу. В другом случае переключатель 99 может служить для обозначения заготовки управляющему устройству. Если инструментальная головка б фиг.1) нахо дится на позиции обработки, датчик 57 пошлет управляющему устройству 58 сигнал, указывающий, что головка 6 находится в рабочем положении. Управляющее устройство проверит нуж на ли для первой операции эта головка и, если это так, даст сигнал цилиндру 54 на установку и зажим головки и сигнал приводу 43 на подвод устройства привода головок к этой головке и включение приводного двигателя Зб. Управляющее устройство даст также сигнал повторному столу 84 на правильную установку заготовки, Например, если заготовка имеет две поверхности, подлежащие обработке, стол повернется так, чтобы первая из них была обращена к инструментальной головке.Имеется средство, сигнализирующее управляющему устройству о верной установке поворотного стола. Затем управляющее устройство дает сигнал приводу 80 на быстрый подвод салазок 78 до определенного положения, указываемого ограничительным переключателем, откуда начинается рабочая подача. По сигналу окончания обработки салазки 78 быстро отводятся назад, освобождая головку.Когда заканчивается отвод салазок 78 и останавливается двигатель 36, поступает сигнал на освобождение головки б и отвод установочных штифтов 48 и 49. По сигналу, указывающему на окончание этой операции, управляющее устройство заставляет перемещающую штангу 59 убрать головку б с позиции обработки и установить на ее место вторую головку б, которая останавливается, когда поршень цилиндра 66 доходит до своего крайнего положения. Тем временем третья головка б занимает место второй головки. Управляющее устройство производит идентификацию этой головки. Если оказывается, что эта головка нужна для последующей обработки, снова производятся операции установки, зажима, быстрого подвода, рабочей подачи и освобождения инструментальной голонки, После того, как окончена обработка одной поверхности заготовки, следующая головка, поступающая на позицию обработки, пошлет сигнал управляющему устройству, чтобы оно включило привод 8 б поворотного стола 84. Стол 84 повернет заготовку второй стороной, которая будет обработана следующей группой головок, работа которых будет протекать аналогично описанной, Если какая-либо головка, поступающая на позицию обработки, будет обозначена, как ненужная в данной рабочей программе, она будет убранаи заменена следующей.На Фиг.16-18 изображено другое выполнение устройства установки и крепления инструментальных головок, использующее кулачковое средство ча приводе головки, взаимодействующее с головкой, когда привод и головка связаны между собой. На направляющей имеются дне бесконечные цепи 104и105 аналогичные по конструкции описанным. Они имеют пластины 106, обеспечивающие подвижное п.иводное соединение с нижними поверхностями 107нижних пластин 108 инструментальныхголовок б. На позиции обработки установлена пара рельсов 109 и 110.5Устройство установки и креплениясодержит кулачковый клин 111, установленный на салазках 112, двигателя113 привода инструментальной головки б. Этот клин наклонен вниз и взаимодействует с кулачком 114, установленным на инструментальной головке б. При этом взаимодействии клинстремится столкнуть головку внизи вправо (фиг.16) при помощи клиновой 15поверхности 115 и против направления движения цепи фиг.17) при помоци клиновой поверхности 116.Прежде чем клин 111 упирается вкулачок 114, головка б занимает положение, показанное пунктирными линиями на фиг.16. Когда салазки 112 движутся вперед, соединяя сцепление 117с приводным валом головки, головкасмещается вправо, занимая положение 5показанное сплошными линиями на фиг.16.Напротив салазок 112 на позиции обработки имеется пара неподвижныхустановочных поверхностей 118, Этиповерхности наклонены вниз и взаимодействуют с дополнительными поверхнос.тями 119 инструментальной головки Ь,ограничивая перемещение ее вправо.В то же время поверхности 115, 118прижимают головку к рельсам 109 и 110 ЗУстановка головки Ь вдоль направляющей производится при помощи клиновойповерхности 11 Ь, взаимодействующей сдополнительной поверхностью 120 кулачка 114, пока поверхность 121 клина взаимодействует с дополнительной 40поверхностью 122 кулачка.Для возврата голонки в нормальноеположение, когда салазки 112 убраны, имеется рельс 123, расположенныйсбоку от направляющей против салазок 45112 и смещаемый к салазкам пружиной124, Рельс 123 размещен ниже поверхностей 118, и с ним взаимодействуетнижняя пластина 108, когда головкаперемещается в положение установки 50и крепления, сжимая пружину 124, Привозврате салазок 112 пружина 124 сдвигает рельс 123 наружу, возвращая головку в положение, показанное пунктирной линией на фиг,16,55Устройство установки и крепленияинструментальных головок фиг.1 Ь)взаимодействует с остальными компонентами станка аналогично штифтам и зажимам предыдущего вида выполнения,Точно так же используются перемещающая и выходная штанги, перемецающиепоследовательные инструментальные головки в позицию обработки, с той разницей, что установка и крепление производятся в соответствии с подводом 65 устройства привода инструментальных головок, а освобождение - в то же время, когда и отвод привода.Устройство удержания инструментальной головки перед позицией обработки и на ней (фиг.1 Ь - 18) может быть использовано вместо перемещающей и выходной штанг и связанных с ними описанных механизмов. Оно содержит стопор 125, смонтированный с возможностью попер-чного перемецения перед позицией обработки и смецаемый пружиной 126 в положение, в котором приближающаяся головка б удерживается непосредственно перед позицией обработки, На позиции обработки имеется другой стопор 12/, предназначенный для остановки головки б.На салазках 112 смонтирована убирающаяся стопорная собачка 128, взаимодействующая с элементом 129 стопора 125, чтобы убирать этот стопор под действием пружины 126, когда отводятся салазки 112.Отвод стопора 127 координирован с движением стопора 125, чтобы обеспечить освобождение инструментальной головки и перемещение ее в позицию обработки, при котором посредством взаимодействия плоскостей 130 и 131, головка, находящаяся на позиции обработки, сдвигается с нее.Для того, чтобы повысить надежность установки и крепления головки на позиции обработки и разъединения со средством привдда инструментальной головки после того, как установка и крепление закончены, цепи 104 и 105 могут быть установлены. в отводимой тележке 132 опоры цепи на позиции обработки. Эта тележка установлена на шарнире 133, расположенном сбоку тележки на стороне, удаленной от салазок 112, и имеет кулачковую поверхность 134 около салазок, взаимодействующую с дополнительным клином 135 на салазках 112. В нормальном положении тележка 132 смещается вверх пружиной 13 Ь, но когда клин 135 воздействует на кулачок 134, она будет отведена вниз, обеспечивая надежное разъединение цепных пластин 106 и нижней пластины 108.Формула изобретенияМеталлорежуций станок, содержащий, по крайней мере, одну позицию обработки с эажимным приспособлением для заготовки,инструменты, приводимые во вращение с помощью приводного средства и установленные в инструментодержателях, перемещаемых последовательно к позиции обработки и от нее ао замкнутой направляюще , о т л ич а ю ц и й с я тем, чтс с целью поввышения эффективности и расширенияобласти применения станка, каждыйинструментодержатель снабжен полумуфтой и установлен с возможностью скольжения по замкнутой направляющей, априводнде средство инструментов выполнено в виде каретки, установленной свозможностью перемещения по основанию станка в поперечном направленииотносительно замкнутой направляющей и несущей привод вращения инструментов с ведущей пблумуфтой, взаимодействующей с полумуфтой инструментодержателя.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3760472,кл,29-40,1973.