Инструментальная головка

(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 29.1079 (2 2832805/25-08 Союз Советских Социалнстических Республик(51)М, Кл,з В 23 С 3/00 с присоеднненнею заявки И 9 Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытийДата опубликования описания 301081 щхф В,Н. Татаренко, И.А. Якушкин, Б.В. Луп 1 ин, И.Б. Марин, В.Л. Куцевич и В.И, Матусевич(54) ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ГОЛОВКА Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано дляоснащения металлорежущих станков, вкоторых должен быть обеспечен поворот инструмента, по меньшей мере, вдвух взаимно перпендикулярных плос-"костях,Известны головки для программногоперемещения инструмента относительнозаготовки, содерюащие корпус-каретку,перемещаемую по направляющим станка,шпиндельный узел, шарнирно закреплен ный в корпусе-каретке, и двухкоординатный механизм программного перемещения шпиндельного узла 111,Известные устройства имеют относительно низкую точность и требуютразработки сложных управляющих программ,Цель изобретения - повышение точлости обработки и упрощение программирования,Укаэанная цель достигается тем,что шпиндельный узел снабжен двумясферическими шарнирами, один из которых установлен в корпусе-каретке,а механизм программного перемещенияшпиндельного узла установлен на корпусе-каретке с возможностью перемещения и выполнен в виде двух взаимно перпендикулярно перемещаемых рамок сприводами программного перемещения,снабженных пазами, в зоне пересече 5 ния которых установлен второй сферический шарнир.Кроме того, двухкоординатный механизм программного перемещения выполнен в виде зубчатой пары с внешним 0 зацеплением, причем по центру одного из зубчатых колес размещена обойма сферического шарнира шпиндельногоузла, а оба колеса установлены наосях с возможностью вращения эксцен 35трично с соблюдением условиями;"ведам.иВеом.=со"в 1гДе Йнц - межЦентРбвое РасстоЯние;махыьгве, - мгновенные значения ра диусов колес в зацеплении, измеренные вдольлинии, соединяющей цент"ры осей вращения колес;На фиг. 1 изображена предлагаемаяинструментальная головка, общий вид;;на фиг. 2 - шпиндельный узел предлагаемой инструментальной головки,продольный разрез; на фиг. 3 - крестовый суппорт двухкоординатного механизма программного перемещения шпинцельного узла,вид сверху;на фиг.4то же,поперечноа сечение;на фиг.5зубчатый привод с внешним зацеплениемцвухкоординатного механизма программного механизма шпиндельного узла,продольный разрез; на фиг. б - то же,вид сверху,Предлагаемая инструментальнаяголовка (фиг. 1) имеет. корпус-каретку 1, выполненную в виде жесткой коробчатой рамы, имеющей по одной избоковых сторон направляющие 2 для связи с ползуном фрезерного или иногостанка с ЧПУ.В корпусе-каретке 1 размещен шпиндельный узел З,имеющий два(нижний и верхний по отношению к зонезакреплення не показанного на чертежах инструмента)сферических шарнира 4и 5.Нижний сферический шарнир 4 установлен в корпусе-каретке 1 с помощьюамортизирующей крышки б. Верхний сферический шарнир 5 связан с двухкоординатным механизмом 7 программного .перемещения шпиндельного узла 3.Шпиндельный узел 3 (Фиг2) имеет пиноль 8, внутри которой на радиально-упорных подшипниках 9 установлен шпиндель 10, имеющий в нижнейчасти конус 11 для установки оправки(патрона) с инструментом, а в верхней части - шкив 12 для подключения .к приводу 13 вращения. Пиноль 8 снабжена двумя упомянутыми сферическимишарнирами 4 и 5, иэ которых нижний 4жестко связан (в частности, выполнен заодно) с пинолью, а верхний 5установлен по скользящей посадке ификсируется в обойме 14 двухкоординатного механизма 7 программного перемещения.В эавиСимости от конкретных потребностей производства двухкоординатный механизм 7 программного перемещения шпиндельного узла 3 может бытьвыполнен различным образом.Наиболее технологичным и поэтомупростым в изготовлении и наиболееудобным с точки зрения простоты программирования перемещений инструментав пространстве является выполнениемеханизма 7 в виде крестового суппорта (фиг, 3 и 4), состоящего иэдвух перпендикулярно вставленных одна в другую жестких пространственныхрамок 15 и 16, ползуна 17, находящегося в зоне.их пересечения и имеющего. обойму для верхнего сферического шарнира 5, и двух шариковинтовыхисполнительных приводов 18 и 19,один:из которых, связанный с внешнейрамкой 16, закреплен на корпусе-каретке 1, а второй, связанный с внутренней рамкой 15, закреплен на внешней рамке 16 крестового суппорта. 60Амортизирующие элементы крышки бвыбираются таким образом, чтобы развиваемое,ими усилие было заведомобольше реакции заготовки .при обработ"ке, но меньше управляющих усилий, из Меняющих положение шпиндельного узла 3 в пространстве.При изготовлении сравнительно крупных серий деталей со сложными обводами в .составе двухкоординатного механизма 7 программного перемещения целесообразно иметь средство предварительной настройки кинематической цепи на обработку деталей определенного типа (Фиг. 5 и 6). Такой механизм имеет два зубчатых колеса 20 и 21, установленные на осях 22 и 23 эксцентрично с соблюдением условиямц; "беу щ.+ "веом - со ом где м - межцентровое расстояние;ведщ. иг - мгновенные значенияведом.радиусов колес в зацеплении, измеренныевдоль линии, соединяющей центры осей колес.Одно иэ зубчатых колес 20 выполнено в центральной части заодно с обоймой сферического шарнира 5, подвижного вдоль пиноли 8 шпийдельного узла 3. Второе колесо 21 может быть выполнено произвольным по форме, например эллиптическим (фиг. 6) или иным, в зависимости от типа изделий, которые подлежат обработке на станке, оборудованном описанной инструментальной головкой. Величина исходного эксцентриситета е (фиг. 6) положения шарнира 5 относительно оси 22, межцентровое расстояние 0 ц и форма колеса 21 учитываются как йсходные данные при подготовке программ. В исходном положении колеса 20 и 21 зацеплены таким образом, чтобы геометрическая ось шпиндельного узла 3 была параллельна направляющим 2 корпуса- каретки 1 и чтобы центры колес 20, 21 и шарнира 5 находились на одной прямой. Ведущим может быть любое иэ зубчатых колес 20 и 21Инструментальная головка работает следующим образом.С учетом формы детали, исходной формы заготовки и геометрических параметров самой головки известным образом подготовляют программы обработки. В процессе реализации. подготовленных программ с применением инструментальной головки, имеющейкрестовый суппорт,. включением одного или обоих приводов 18 и 19 крестового суппорта перемещают рамки 15 и 16 и связанный с ними ползун 17, обеспечивающий геометрическое суммирование двух движений и соответственное перемещение обоймы.и сферического шарнира 5, который, скользя вдоль пиноли 8, передает управляющее усилие на весь шпиндельный узел 3. При этом сферический шарнир 4, поворачиваясь в обойме корпуса-каретки 1, обеспечивает перемещение инстру.мента по заданной траектории в пределах телесногО угла 90 ф.Аналогично работает инструменталвная головка с зубчатым приводом двухкоординатного механизма программного перемещения. При вращенйи ве-дущего зубчатого колеса в зубчатой паре 20 и 21 изменяется положение центра сферического шарнира 5 отно,сительно оси вращения зубчатого колеса 20, что,соответственновызывает отклонение оси шпиндельного узла 3 от вертикали и заданное программой обработки перемещение инструментаНезависимо от формы выполнения двухкоординатного механизма 7 программного перемещения управляющие воздействия прилагаются к длинному плечу рычага первого рода, которым является.шпиндельный узел 3, а рабочие перемещения происходят на коротком плече, что существенно облегчает и ускоряет в три раза подготовку программ и повышает точность перемещения инструмента по заданной траектории и точность обработкиОслабление воздействия реакции заготовки на работу механизма программного управлениятакже способствует повышению точности обработки и позволяет уменьшить.мощность и энергопотребление приводов программного управления.Использование предлагаемой инстру" ментальной головки позволяет повысить точность обработки и упростить программное управление.формула изобретения1. Инструментальная головка для прот;раммного перемещения инструмента относительно заготовки, содержащая корпус-каретку, перемещаемую по направляющим станка, шпиндельный узел, 35 фмц, "рдущ+ "едом.-э 1где Юм - межцентровое расстояние;гВщ, иг - мгновенные значения радиусов колес взацеплении, измеренные вдольлинии, соединяющей .центры осей вращения колес.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лиценко В.А. Станки с числовымпрограммным управлением. М., Машгиз,1979 с. 40 б.с шарнирно закрепленный в корпусе"ка"ретке, и двухкоординатный механизмпрограммного перемещения шпиндельного узла, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения точности обработки: и упрощения программирования,шпиндельный узел снабжен двумя сферическими шарнирами, один из которыхустановлен в корпусе- каретке,а ме ханизм программного перемещения шпиндельного узла установлен на корпусе-,каретке с возможностью перемещения.ивыполнен .в виде двух взаимно перпендикулярно перемещаемых рамок с приводами программного перемещения, снабженных пазами, в зоне пересечениякоторых установлен второй сферическийшарнир.2. Головка по п. 1,.о т л и ч аю щ а я с я тем, что двухкоординатный механизм программного перемеще ния выполнен в виде зубчатой пары свнешним.зацеплениемпричем по.центру одного из зубчатых колес размещена обойма сферического шарнирашпиндельного узла, а оба колеса ус тановлены на осях с возможностьювращения эксцентрично с соблюдениемусловия