Металлорежущий станок с автоматической сменой инструмента

Свюз Севетскнк Социалистических республикГосударственнни вомис 1 ссср и о аел ам и 1 обре те ни й и открытий(72) Авторы изобретения ИностранцыТокидзи Симадэири и Хидео Кацубе(Япония) ВПТБ Иностранная Фирма1 фудзицу Фанук ЛимитедИзобретение относится к металлорежущим станкам с устройством автоматической смены инструмента.Известен металлорежущий станок, в котором вращающийся инструментальный магазин перемещается в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя. В этом станке инструментальный магазин вращается и перемещается к шпинделю, в результате чего один из хранящихся в нем инструментов располагается соосно со шпинделем, после чего происходит относительное перемещение между инструментальным магазином и шпинделем вдоль оси шпинделя, вследствие которого инструмент устанавливается в шпинделе 1).В этом станке механизм закрепления инструмента в шпинделе должен содержать силовой исполнительный орган, а зто усложняет и удорожает конструкцию.Цель изобретения - упрощение станка.Предлагаемый станок, содержащий подвижный шпиндель с механизмом закрепления инструмента и вращающийся инструментальный магазин, установленный с воэможностью перемещения в плоскости перпендикулярной оси шпинделя, отличается тем, что на путиперемещения шпинделя расположены кулачок, шарнирно установленный подпружиненный двуплечий рычаг, одноплечо которого взаимодействует с кулачком, а другое - с тягой механизма закрепления инструмента в шпинделе станка. Магазин установлен свозможностью перемещения в направле нии движения шпинделя для его сопровождения и зафиксирован от поворотавокруг собственной оси.На фиг. 1 показан станок с устройством для автоматической сменыинструмента, вид сооку; на фиг. 2станок в различных положениях в процессе смены инструмента; на фиг. 3продольное сечение шпинделя; наФиг 4 - механизм подачи и вращения З) инструментального магазина; на фиг.5 частичное сечение А-А на фиг. 4,Как показано на фиг. 1,металлорежущий станок содержит станину 1 иконсоль 2, прикрепленную к станине 25 1 так, что она может перемещатьсяв вертикальном направлении. На консоли установлен стол 3, на которомразмещается обрабатываемая деталь 4.Стол может перемещаться в горизонтальном направлении относительно консоли.На станине 1 установлена шпиндельная головка 5 со шпинделем б, подвижная в горизонтальном направлении,перпенди кул ярном н аправлению перемещения стола 3. На фиг. 1 инструмент7 показан установленным в шпиндель б.Шпиндельная головка 5 перемещаетсяпо горизонтальным направляющим 8,выполненным на станине 1, в указанном выше направлении.Кроме того, на станине закрепленастойка 9, на которой смонтированийструментальный магазин 10 с крышкой, закрывающей инструмент. Как будет описано ниже, инструментальныймагазин может перемещаться в вертикальном направлении, перпендикулярном направлению оси шпинделя б, а также вращаться вокруг собственной осив направлении, указанном стрелкой А,Инструментальный магазин имеет большое количество гнезд 11 или удержи Овающих инструменты частей, равномерно расположенных по его окружности,1 нездо 11 снабжено двумя подпружиненными фиксирующими штифтами 12, которые входят во взаимодействие с канавками 13 на инструменте 7, вследствие чего в гнезда можно устанавливать различные типы инструментов сОсью, параллельной оси ь пинделя, Нафиг. 1 нижнее гнездо 11 пустое иЗОрасполагается над инструментом 7,установленным в шпинделе б.Рассмотрим теперь процесс сменыинструмента со ссылками на фиг. 2,где фиг, 2 а соотве;ствует Пиг, 1.Процесс выполняется последовательносо следующими этапами;1. Инструментальный магазин 10движется вниз из положения, показанного на рис. 2 а, в результате чегоинструмент 7 захватывается гнездом 4 О11 магазина (Пиг, 26).2, Шпиндельная головка 5 перемещается от магазина, вследствие чегоинструмент вынимается из шпинделяи остается в магазине (фиг, 2 в).3. Инструментальный магазин поворачивается на один или заданное число шагов, в результате чего заранеевыбранный новый инструмент устанавливается соосно сб шпинделем б(фиг. 2 г) .4, Шпиндельная головка 5 перемещается к магазину, вследствие чегоновый инструмент устанавливается в.шпиндель б (фиг, 2 д),5. Инструментальный магазин поднимается, оставляя тем самым инструмент в шпинделе и завершая процесссмены инструмента,Как показано на фиг. 3, в шпинцельной головке 5 установлен возбуж- щдающий магнит 14, прикрепленныйвнутри к ее корпусу, вокруг шпинделя б намотана катушка 15 якоря, Магнит 14 и катушка 15 образуют двигатель постоянного тока, приводящий 65 в действие шпиндель б, который одновременно является валом якоря. Напереднем конце шпинделя выполнено коническое отверстие 16, в котороеустанавливаются держатели 17 инструмента 7, Через шпиндель б подвижнопроходит тяга 18, которая под действием тарельчатых пружин 19 отжимается влево пс фиг. 3,Тяга 18 приводится в действие спомощью кулачка 20 прикрепленного кстанине 1, и двуплечего рычага 21.Рычаг 21 шарнирно прикреплен к корпусу шпиндельной головки 5 на оси22 и снабжен пружиной 23, Когда шпиндельная головка перемещается назад спомощью двигателя 24 и ходового вала 25, рычаг 21 поворачивается поддействием кулачка 20 вокруг оси 22,преодолевая усилие пружины 23, псчасовой стрелке и тем самым смещаетзадний конец т .ги 18. В результатеэтого тяга смещается, преодолеваяусилие пружин 19, и тем самым освобождает держатель инструмента.В процессе освобождения инструмен -та он и инструментальный магазин 10должны перемещаться вместе со шпиндельной головкой 5 на определенноерасстояние. С этой целью магазинимеет крепление плавающего типа чавалу 26.На фиг. 3 показаны также подшипники 27 и 28, трубки 29, установленные в шпинделе для охлаждения, радиаторные пластины 30 и охлаждающий ихвентилятор 31.Рассмотрим теперь механизмы пере -мещения и вращения инструментального магазина со ссылками на фиг, 4и 5, На стойке 9 имеется опора 32 сдвумя направляющими штангами 33. Поштангам перемещается каретк: 34.На последней выполнена направляющая35 в форме ласточкиного хвоста, покоторой перемещаются салазки 36.Вал 26 прикреплен к салазкам, Карет.ка 34 снабжена упором 37 и пружиной38. Следовательно, салазки 36 обыч -но удерживаются пружиной 38 в положении, в котором их нижний конец упирается в упор 37, как показано нафиг. 4.Кроме того, опора 32 снабжена упором 40 для салазок 36. Упор расположен так, что, когда салазки упираются в него, магазин 10 находитсяв положении, показанном на фиг.26 - 2 д, в котором выбранное гнездоили инструмент в инсрументальноммагазине располагается соосно сошпинделем б.Каретка 34 перемещается по верти -кали с помощью приводного механизма, включающего двигатель 41 и ходовой винт 42. Величина перемещениякаретки определяется механизмом управления, включающим конечные выключатели 43;. 44, прикрепленные копоре 32, которые срабатывают поддействием собачек 45 и 46 соответственно, прикрепленных к каретке 34.Как показано на фиг. 5, инструментальный магазин вращательно закреплен на валу 26 с помощью шариковыхподшипников 47. Механизм вращениямагазина включает рычаг 48, храповое колесо 49, соединение 50 и собачку 51. Одним концом рычаг 48 прикреплен к каретке 34. Храповое колесо 49 установлено на валу 26 с помощью шарикового подшипника, в результате чего оно может вращаться независимо от инструментального магазина 10. Соединение 50, прикрепленноесбоку к храповому колесу 49, состоит из двух пластин, между которь 1 миустановлен свободный конец рычага48, Собачка 51 шарнирно прикрепленасбоку к магазину и взаимодействуетс храповым колесом. 26Механизм перемещения и вращенияинструментального магазина работаетследующим образом.Когда двигатель 41 работает дляперемещения каретки 34 вниз с помо- Ящью ходового винта 42, салазки Збвместе с кареткой движутся вниз втом же направлении до тех пор покаих нижний конец не достигнет упора 40. В результате такого перемел 1,щения либо выбранное гнездо 11 магазина 10 подводится для захватаинструмента, находящегося в шпинделе, либо зь 1 бранный из магазинаинструмент устанавливается соосносо шпинделем.35При последующем включении двигателя 41 с тем же направлечием врацени . дальше вниз перемещается только каретка 34, преодолевая усилиепружины 38. Затем рычаг 48 через 4 Цсоединение 50 поворачивает храповоеколесо 49 на заданный угол по стрелке А на фиг. 4. В результате вращения храпового колеса и взаимодействия с ним собачки 51 в этом же 45направлении вращается магазин 10.После взаимодействия конечного выключателя 44 с собачкой 46 двигатель41 останавливается, Таким образом,магазин 10 поворачивается на один 5 Ошаг-инструмент, вследствие чего следующий выбранный инструмент устанавливается соосно со шпинделем 6.После установки в шпиндель нового инструмента в результате перемещения вперед шпиндельной головки двигатель 41 реверсируется, вследствиечего каретка 34 движется вверх дотех пор, пока нижний конец салазок36 не достигнет упора 37. Во времяэтого процесса рычаг 48 и соедине Оние 50 вращают храповое колесо 49назад против стрелки Л; тем самымсобачка 51 вводится в зацепление спродвинувшимся на один инструментальный шаг храповым кол.сом 49. После 65 взаимодействия упора 37 с салазками Зб каретка 34 вместе с салазками 36 перемещается вверх до тех пор, пока конечный выключатель 43 не сработает под действием собачки 45 и двигатель 41 не остановится. В этом случае магазин 10 оставляет инструмент в шпинделе.Как показано на Фиг. 5, на свобсцном конце вала 26 закреплена индексирующая плита 52 с осевыми углублениями по окружности с таким же шагом,что шаг инструментов, в которые под действием пружины 53 входит фиксирующий шарик 54. Следовательно, при вращении с помощью храпового колеса 49 и собачки 51 инструментальный магазин 10 останавливается точно в заданном положении,Инструментальный магазин 0 установлен на валу 26 с помощью шариковой танкетки 55 с возможностью свободного перемещения, вследствие чего он может перейещаться в осевом направлении (плавающее, сопровождающее движение). Танкетка 55 может свободно перемещаться по отношению к валу 26 в осевом направлении, но не может вращаться. Кроме того, вал 26 имест кольцевую канавку 56, а втулка 57 содержит стальной Фиксирующий шарик 58, смещающийся под действием пружины 59. Кроме того, между танкеткой 55 и индексирующей плитой 5 установлена пружина 60 так, что магазин 10 обычно находится в осевом положении, при котором Фиксирующий шарик 58 входит в канавку 56.В процессе, в котором шпиндельная головка 5 перемещается от инструментального магазина, причем инструмент, находящийся в шпинделе, удер.:.:.;.=,ается магазином, магазин смещаетя налево по Фиг, 5 до тех пор, пока тяга 18 под действием рычага 21 не освободит инструмент, В этом случаеФиксирующий шарик 58 выходит из канавки 56 и располагается на поверхности вала 26,. сбеспечивая тем самым магазину 10 возможность смещаться в осевом направлении до тех пор, пока втулка 57 не упрется во фланец 61 вала 26. При последующем цикле, при котором шпиндельная головка 5 возвращается к инструментальному магазину с тем, чтобы в шпиндель установить новый инструмент, магазин 10 смещается вправо по Фиг. 5, а фиксирующий шарик 58 входит в канавку 56.Как показано на Фиг 5, к шариковойтанкетке 55 прикреплен диск 62, расположенный между магазином 10 и храповым колесом 49. В диске 62 установлены стальные шарики 63, диаметр которых чуть больше, чем толщина диска. Шарик 63 вместе с окружными канавками, выполненными на противоположных сторонах магазина 10, и храповым колесом 49 образует известный727119 Формула изобретения 20 Риг. противообгонный механизм. Инструментальный магазин снабжен тормозным устройством 64,Иэ описанного следует, что перемещение шпинделя обеспечивает освобождение инструмента посредством 5 кулачка и двуплечего рычага, в результате чего отпадает необходимость в приводе для освобождения от зажима инструмента в шпинделе станка. Металлорежущий станок с автоматической сменой инструмента, содержащий подвижный шпиндель с механизмом закрепления инструмента и вращающийся инструментальный магазин, установленный с воэможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси шпинделяо т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции Станка путем исключения силового привода для освобожденияот зажима инструмента в шпинделестанка, последний снабжен расположенными на пути перемещения шпинделя кулачком и шарнирно установленным подпружиненным двуплечим рычагом, одно плечо которого взаимодействует с укаэанным кулачком, а другое - с тягой механизма закрепленияинструмента в шпинделе станка, приэтом магазин установлен с возможностью перемещения в направленииперемещения шпинделя для его сопровождения и зафиксирован от проворота вокруг собственной оси. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании 91408131,кл. В 3 В, 197.