Устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 76 А 1 77 51)5 В 23 0 5/20 ЗОБР ИСА СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Рязанское специальное конструкторское бюро станкостроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 1645064, кл,.В 23 В 19/00, 198 Ц.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ ШПИНДЕЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА(57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках сЧПУ для угловой ориентации шпинделя.Целью изобретения является повышениенадежности путем исключения люфтов в кинематической цепи устройства, На шпинделе 4 закреплен диск 11 периодического подключения. На корпусе шпиндельного узла закреплен тормозной механизм, состоящий иэ гидроцилиндра 16 с поршнем 17 и штоком 18. На штоке 18 с зазором установлены диски 19 с тормозными колодками 20, Диски 19 жестко связаны с упругими пластинами 21, закрепленными на корпусе шпиндельного узла. При работе в фрезерно-сверлильном режиме в гидроцилиндр 16 подается под давлением рабочая жидкость. Корпус гидроцилиндра 16 и поршень 17 со штоком 18 перемещаются в противоположных направлениях. Диски 19 сжимают пластины 21, а колодки 20 прижимаются к диску 11 и тормозят его. При переходе к работе в токарном режиме давление рабочей жидкости снимается и система приходит в исходное положение, в котором диск 11 не заторможен 1 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках сЧПУ для угловой ориентации шпинделя,Известно устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка (а,с, СССР М 1308430, МКИ, В 23 В19/00),Устройство содержит кинематическуюцепь привода главного движения, последнее звено которой закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя смеханизмом периодического подключенияк кинематическому звену, закрепленномуна шпинделе. Механизм периодическогоподключения привода угловой ориентациивыполнен в виде диска с продольным пазом, закрепленного на последнем звене кинематической цепи привода главногодвижения, двойного зубчатого блока, установленного с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с приводомугловой ориентации и последним звеномкинематическай цепи привода главногодвижения, а также щупа, закрепленного надвойном зубчатом блоке с возмокностьювзаимодействия с пазом диска.Недостатком устройства является невысокая надежность в работе, вызванная неточной ориентацией шпинделя. Привыведенли шпинделя в "нулевое" положение влияние люфтов в зубчатых зацеплениях привода главного движения приводит кнесовпадению выемки диска и щупа, а следовательно, к останову цикла (сбою) или повышенному износу сопряженныхповерхностей диска и щупа.Известно устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка (авт.св, М 1645064, МКИ В 23 В 19/00),Па большинству конструктивных признакови достигаемому эффекту устройство принято за прототип,Устройство содержит кинематическуюцепь привода главнога движения, последнее звено которой закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя смеханизмом периодического подключенияк кинематическому звену, закрепленномуна шпинделе, тормозной механизм, Механизм периодического подключения выполнен в виде диска с профильным пазом,закрепленного на последнем звене кинематическай цепи привода главного движения,двайнаго зубчатага блока, установленного свозможностью осевого перемещения и взаимодействия с приводом угловой ориентации и последним звеном кинематическайцепи привода главного движения, а такжещупа, закрепленного на двойном зубчатомблоке с возможностью взаимодействия с профильным пазом диска. Тормозной механизм установлен в кинематической цепи главного движения и выполнен в виде вин товой пары с опорами и приводом, и подпружиненных вилок с колодками, размещенных на винте с возможностью взаимодействия с последним звеном кинематической.цепи, причем винт установлен параллельно оси 10 шпинделя.Недостатком устройства является невысокая надежность в работе, вызванная также неточной ориентацией шпинделя в угловом положении, что снижает точность 15 изготовления деталей и долговечность работы механизма.Зацепление зубчатого колеса шпинделяс зубчатым колесом (малый венец) блока не является беззазорным ввиду отсутствия ре гулировки межцентроваго расстояния,Обеспечить беззаэорность каждого соединения кинематической цепи с учетом погрешности изготовления зубчатых колес (путем изготовления индивидуальногомеж центрового расстояния) трудоемко и практически невозможно. Отсюда наличие гнофта в зубчатой передаче, что снижает точность изготовления детали. Тормозной механизм, который должен удерживать 30 шпиндель в момент изменения направления движения привода и исключить влияние люфта, не сможет этого сделать, т.к. сам не является безлюфтовым ввиду того, что состоит из простых механизмов, детали кото рых соединены друг с другом с определеннымзазором, т,е. имеет подвижное соединение.Тормозной механизм содержит две вилки, соединенные с валом, два стыка фиксаторов, предназначенных для удерживания ви лок при осевом перемещении. К тому же впроцессе эксплуатации трущиеся поверхности изнашиваются, следовательно, люфт тормозного механизма увеличивается. Кроме того, распалокение тормозного меха низма в корпусе шпиндельной бабкиснижает надежность в работе. В процессе торможения при трении колодок о боковые поверхности зубчатого колеса шпинделя и диска выделяются отходы в виде мельчай шей стружки и металлической пыли, которые, попадая на зубья зубчатого колеса шпинделя, с помощью масла разносятся на другие зубчатые колеса, подшипники шпинделя и валов, Это приводит к избыточному 55 нагреву подшипников и потере их точности,преждевременному износу рабочих поверхностей подшипников и зубчатых колес, э следовательно, к снижению точности изготовления деталей и снижению долговечности работы редуктора и механизмов привода угловой ориентации шпинделя, 177367650 Конструкция устройства не обеспечивает выход шпинделя "в нулевое" положение при переходе от токарного режима во фрезерный. Шпиндель в подторможенном состоянии получает вращение, а затем останавливается в заданном угловом положении. Чтобы вывести диск в позицию соединения паза со щупом, необходимо обеспечить точный останов шпинделя, для чего привод главного движения (вращательного) должен получить команду на останов, Шпиндель остановится. После этого зубчатый блок должен получить команду на останов перемещения. Устройство не обеспечивает выход шпинделя в "нулевое" положение из фрезерного режима в токарный, когда шпиндель вращается от привода угловой ориентации. Отсюда следует, что необходим еще какой-то механизм для вывода шпинделя в "нулевое" положение как от привода главногодвижения, так и привода угловой ориентации,Целью изобретения является повышение надежности в работе путем исключения люфтов в кинематической цепи устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка, которое содержит привод главного движения, последнее звено которого закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя, зубчатый блок, установленный с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с приводом угловой ориентации и последним звеном привода главного двикения, механизм периодического подключения привода угловой ориентации шпинделя с диском, закрепленным на шпинделе, и тормозной механизм, установленный в цепи привода главного движения с возможностью взаимодействия с диском, закрепленным на шпинделе, тормозной механизм выполнен в виде дисков с тормозными колодками, закрепленных на введенных в устройство упругих пластинах, и гидроцилиндра, Диски посредством колодок имеют возможность взаимодействия с торцами диска, закрепленного на шпинделе. Шток и корпус гидроцилиндра установлены с возможностью разнонаправленного перемещения и взаимодействия с дисками, закрепленными на упругих пластинах, при этом сами пластины закреплены на корпусе привода главного движения. Тормозной механизм снабжен регулируемыми упорами, закрепленными на корпусе привода главного движения с воэмокностыо взаимодействия с дисками, закрепленными на упругих пластинах. 5 10 15 20 25 30 35 40 При сравнении заявляемого технического решения с известными не обнаружены решения, обладающими сходными признаками.Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".На фиг,1 изображена кинематическая схема устройства; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1, на фиг,З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В - В на фиг.З (тормозной механизм).Устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка содержит привод 1 главного (вращательного) движения шпинделя. механический редуктор 2, зубчатое колесо 3 которого закреплено на шпинделе 4, зубчатый блок 5 редуктора 2, привод 6 угловой ориентации шпинделя 4, подвижный в осевом направлении зубчатый блок 7. Меньшее зубчатое колесо блока 7 взаимодействует с зубчатым колесом 3, а большее колесо - с жестко установленным зубчатым колесом 8 и имеет гнездо 9, которым взаимодействует с жестким фиксатором 10. За пределами корпуса шпиндельной бабки на шпинделе 4 закреплен диск 11, своим пазом 12 взаимодействующий с фиксатором 13, имеющим конечный выключатель, На диске 11 по обе стороны от паза 12 на равных расстояниях от него распалокены два электромагнита 14, которые взаимодействуют с конечным выключателем 15. Наличие двух электромагнитов 14 обеспечивает вращение шпинделю в любую сторону. Диск 11, жестко закрепленный на шпинделе 4, имеет возможность взаимодействия с тормозным механизмом.Тормозной механизм включает гидро- цилиндр 16 с поршнем 17 и штоком 18, На штоке 18 гидроцилиндра с зазором установленц диски 19, несущие тормозные колодки 20. Диски 19 жестко связаны с помощью винтов с упругими пластинами 21. Упругие пластины 21 также жестко соединены с корпусом 22 привода главного. движения. Между упругими пластинами на штоке 18 установлена пружина 23, которая служит для удерживания пластин 21 и прикрепленных к ним дисков 19 с колодками 20 в отжатом состоянии. В расточке штока 18 расположен болт 24 с кольцами 25, зафиксированный гайками 26. На правом конце (по чертежу) штока установлена шайба 27. Корпус гидроцилиндра 16 и шайба 27 выполнены со сферическими поверхностями, предназначенными для взаимодействия с ответными сферическими поверхностями дисков 19, Поверхности контакта корпуса гидроцилиндра, шайбы и дисков выполнены сферическими для лучшего при 1 е; нил другк другу. На левом торце гидроцилиндра 16 закреплено кольцо 28, ограничивающее перемещение гидроцилиндра. Штифт 29, соединяющий корпус гидроцилиндра 16 и левый диск 19, предохраняет его от смещения в угловом направлении. На кронштейне 30 и корпусе 22 расположены регулируемые упоры (винты) 31, обеспечивающие гарантированный, равномерный отжим дисков 19 с колодками 20 от торцов диска 11. Отжатое и поджатое состояние дисков 19 контролируется конечным выключателем 32, на который воздействует планка 33, прикрепленная к корпусу гидроцилиндра 16.Настройка шпинделя 4 в "нулевое" положение производится при сборке следующим образом. Зубчатое колесо 3 и малый венец зубчатого блока 7 вводятся в зацепление, но не на всю ширину зуба, а в гнезда 9 устанавливается фиксатор 10 и закрепляется на корпусе, в паз 12 диска 11 устанавливается фиксатор 13 и закрепляется на корпусе.Устройство работает следующим образом.От устройства ЧПУ подается команда приводу 1 на ускоренное вращение шпинделя. в "нулевое" положение, В исходном положении устройства тормозные колодки 20 тормозного механизма разжаты. Зубчатый блок 5 находится в зацеплении с зубчатым "колесом 3 шпинделя 4, а зубчатый блок 7 - в крайнем левом положении. При этом жесткий фиксатор 10 находится в гнезде 9, что исключает угловое смещение блока 7, Привод 1, получив команду от ЧПУ, начинает вращаться, а вместе с ним через ременную передачу 34 - и зубчатые колеса редуктора 2. С ускоренной частотой вращается и шпиндель 4 с диском 11 до того момента, пока электромагнит 14 не начнет воздействовать на конечный выключатель 15. В результате последний дает команду приводу 1 на медленную частоту вращения. От этого же конечного выключателя 15 дается команда на подачу жидкости в полость гидроцилиндра 16. Под действием давления жидкости корпус гидроцилиндра 16 и поршень 17 со штоком 18 начинают одновременно перемещаться в противоположных направлениях. Корпус гидроцилиндра 16; смещаясь вправо (по чертежу), смещает левый диск 19. Перемещаясь влево, шток 18 через болт 24 и шайбу 27 перемещает правый диск 19. Диски 19 сжимают пружину 23 и пластины 21, а колодки 20 прижимаются к диску 11. В подторможенном состоянии шпиндель 4 с диском 11 вращается до момента эападания фиксатора 13 в паз 12 диска 11. В этот же момент от конечного выключателя фиксатора 13 дается командаприводу 1 на останов, От этого же конечноговыключателя подается команда механизму5 (не показан) на перемещение зубчатого блока 5 вправо, Как только зубчатый блок 5выйдет из зацепления с зубчатым колесом 3шпинделя, это положение зафиксирует конечный выключатель (не показан) осевого10 перемещения, Так как шпиндель 4 находится в "нулевом" положении (это положениеконтролирует конечный выключатель фиксатора 13), выступы и впадины зубьев зубчатого колеса 3 шпинделя и малого венца блока15 7 совпадают, то от конечного выключателяокончания перемещения зубчатого блока 5дается команда механизму (не показан) наперемещение зубчатого блока 7 для зацепления с зубчатым колесом 3 шпинделя, Пе 20 ремещаясь вправо, зубчатый блок 7 гнездом9 скользит по фиксатору 10, а малым венцомвходит в зацепление с зубчатым колесом 3.Полное соединение зубчатого блока 7 с зубчатым колесом 3 происходит в момент пол 25 ного схода зубчатаго блока 7 с фиксатора10, Это положение фиксирует конечный выключатель зубчатого блока и дает командуна дальнейшую обработку детали от привода 6 угловой ориентации шпинделя (во фре 30 зерно-сверлильном режиме).После работы во фрезерно-сверлильном режиме требуется вновь вернуться втокарный режим,К моменту перехода в токарный режим35 обработки колодки 20 тормозного механизма должны быть разжаты, Для этого снимается давление жидкости в полостигидроцилиндра 16. Пружина 23, разжимаясь, вместе с пластинами 21 одновременно40. отводит диски 19 с колодками 20 от диска 11до упора 31 и пластина 33 нажимает наконечный выключатель 32,От устройства ЧПУ приводу 6 подаетсякоманда на ускоренное вращение для уста 45 новки шпинделя 4 "в нулевое" положение,Ускоренное вращение привода 6 через зубчатое колесо 8, зубчатый блок 7 и.зубчатоеколесо 3 передается шпинделю 4 с диском11 (вращение может происходить в любую50 сторону). Ускоренное вращение шпинделя 4с диском 11 происходит до момента воздействия магнита 14 на конечный выключатель15, который дает команду приводу 6 на замедленное вращение, Замедленное враще 55 ние шпинделя 4 происходит до моментазападания фиксатора 13 в паз 12 диска 11,т.е. шпиндель установится в "нулевое" положение, Затем дается команда от конечноговыключателя фиксатора 13 на перемещениезубчатого блока 7 в крайнеелевое положе 1773 67 б 10ние до соединения с фиксатором 10 и полного расцепления с зубчатым колесом 3. Это положение фиксирует конечный выключатель (не показан) и дает команду на перемещение зубчатого блока 5 влево для соединения с зубчатым колесом 3 шпинделя, Момент соединения зубчатого блока 5 с. колесом 3 фиксирует конечный выключатель и дает команду на дальнейшую обработку детали в токарном режиме,Заявляемое устройство обеспечивает точную угловую ориентацию шпинделя, т.к. безлюфтовый тормозной механизм исключает, влияние люфтов в зубчатых зацеплениях привода угловой ориентации, что повышает точность изготовления деталей и обеспечивает удерживание шпинделя в паэиционированном положении, Повышается надежность работы устройства, т,к. обеспечивается выход шпинделя в "нулевое" положение благодаря фиксации шпинделя в радиальном направлении. Небольшие осевые размеры тормозного механизма позволили вынести его эа пределы шпиндельной бабки, что исключает попадание отходов в механизмы шпиндельной бабки, Это способствует повышению надежности работы устройства, его долговечности и точности обрабатываемых деталей.формула изобретения 1. Устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка, содержащее привод главного движения, последнее звено которого закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя, зубчатый блок, установленный с возможностью осевого перемещения и азаимодейст вия с приводом угловой ориентации ипоследним звеном привода главного движения, механизм периодического подключения привода угловой ориентации шпинделя с диском, закрепленным на шпинделе, и 10 тормозной механизм, установленный в цепи привода главного движения с воэможностью взаимодействия с диском, закрепленным на шпинделе, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 15 надежности путем исключения люфтов,тормозной механизм выполнен в виде дисков с тормозными колодками, закрепленных на введенных в устройство упругих пластинах с воэможностью взаимодействия 20 колодок с торцами диска, закрепленного нашпинделе, и гидроцилиндра, шток и корпус которого установлены с воэможностью разнонаправленного перемещения и взаимодействия с дисками, закрепленнымина 25 упругих пластинах, при этом сами пластинызакреплены на корпусе привода главного движения.2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что тормозной механизм снабжен 30 регулируемыми упорами, закрепленнымина корпусе привода главного движения с возможностью взаимодействия с дисками, закрепленными на упругих.пластинах.1773676 Редактор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 3895 ВНИИПИ Госуда оставитель Н, Дмитриевхред М.Моргентал Корректор О, Кравцо Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5