Стенд для испытания шпиндельной бабки

(57) Изо ПЫТАНИЯ ШПИНДЕЛЬНОЙ етение относ ения и предн фрезерно-рас щности, прим а также для следований и ся к области танкост значено длочных бабняемых в испытания большой м ках с ЧПУ ксперименоводки нов тальных уктивных ре енных фрезе анков с ЧПУ ений при созданиино-расточных бабокЦель изобретения -гических воэмождля с расши ение технолза счет об спечения комплек ой и СВ 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ульяновское головное специальное конструкторское бюро тяжелых и фрезерных станков(56) Методические рекомендации МР-46-82, Оборудование для сборочных и испытательных работ в станкостроительном производстве, Выпуск 11983, с. 69-71.1266679 и накладочных узлов, устанавливаемыхна фрезерно-расточных бабках большоймощности на станках с ЧПУ при ихфункциональном взаимодействии. Устройство содержит установленные настанине стол и стойку 6, которая несет на себе сани 7 с ползуном-имитатором 15, который имитирует ползуншпиндельной бабки со станка с ЧПУ,имеет одинаковое с ним сечение, ноукороченную длину. В ползуне могутразмещаться механизмы, узлы и устройства, подлежащие испытаниям. В ползун-имитатор 15 вмонтированы приводвращения шпинделя 16, шпиндель 25в сборе с механизмом 26 зажима инстИзобретение относится к станко,строению и может быть использовано для испытания фрезерно-расточных бабок большой мощности, установленных на станках с ЧПУ, а также дляэкспериментальных исследованийи доводки новых конструктивных решений при создании современных фрезерно-расточных бабок для станковс ЧПУ, ОЦель изобретения - расширение технологических возможностей за счетобеспечения комплексной проверки устройств, механизмов и накладных узлов,устанавливаемых на фрезерно-расточных бабках большой мощности на станках с ЧПУ, при их функциональном взаимодействии.1На фиг. 1 схематически представлен испытываемый стенд, общий вид; на фиг, 2 - то же, вид сверху,", на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг.4 кинематическая схема стенда; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4.Стенд состоит из станины 1, на которой установлены стол 2, станции 3 смазки, станция 4 гидравлики, шкафы 5 электрооборудования, стойка 6, на вертикальных направляющих которой установлены сани 7. Внутри 30 саней 7 смонтирован гидроцилиндр 8, шток 9 которого закреплен на стойке 6. На боковой стенке стойки 6 установлены бесконтактные конечные выключарумента, устройство 28 для охлаждения подшипников устройства 29 регулировки положения оси шпинделя, пружинно-гидравлические зажимы 30 длякрепления накладных узлов 13 и механизм ориентации и отжима 47. На столе предусмотрена тележка для транспортировки сменных накладных узлов.Стенд снабжен гидро- и электрооборудованием и пультом управления, с помощью которых проверяется работа инадежность всех встроенных механизмов как в отдельности, так и при ихфункциональном взаимодействии с последующими доводкой и подналадкой.5 ил. 2тели: 10 - для ограничения перемещения саней 7 в крайнем верхнем положении, 11 - в нижнем положении и12 - для остановки саней в позициисмены накладных узлов, в данном случае фрезерно-расточной головки 13.Указанные конечные выключатели взаимодействуют с упором 14, закрепленным на санях 7. На передней плоскости саней 7 закреплен неподвижно ползун-имитатор 15, имитирующий ползуншпиндельной бабки, имеющий одинаковоес ним поперечное сечение, но меньшуюобщую длину, которая выбирается такой, чтобы в нем разместились все узлы, механизмы и устройства из шпиндельной бабки, подлежащие испытаниями имеющие одинаковую конструкцию иразмеры для всех типоразмеров ползунов,На верхнем торце корпуса ползуна 15 установлен привод вращенияшпинделя 16, содержащий электродвигатель 17, упругую муфту 18, шестерни 9 и 20 на валах и шестерню 21,посаженную на втулку 22, смонтированную в подшипниках качения. Втулка 22 на выходных концах имеет муфты 23 и 24 для соединения с испытуемыми узлами, В центральное отверстиеползуна 15 встроен на двух опорахшпиндель 25 в сборе, содержащий механизм 26 зажима инструмента О,выполненный в виде пакета тарельча 1266679Устройство работает следующим образом.Механизмы и устройства, подвергающиеся испытаниям, встраиваются в ползун-имитатор 15 в определенной последовательности. В центральное отверстие ползуна 15 устанавливается шпиндель 25 в сборе с механизмом 26 затых пружин 27, тяги и цанги. В корпусе ползуна 15 в области расположения передней и задней опор шпинделя смонтировано устройство 28 дляохлаждения подшипников, выполненноев виде рубашек с винтовыми канавками для циркуляции охлаждающей среды. В области задней опоры шпинделя располагаются соосно четыре устройства 29 регулировки положения Ооси шпинделя. На переднем торцеползуна 15 предусмотрено четыре отверстия, в которых встроены пружиногидравлические зажимы 30 для крепления накладных узлов 13. Каждый зажим 30 содержит гидроцилиндр, наштоке поршня которого установленыпакет тарельчатых пружин 31 и шестерня 32, зацепляющаяся с рейкой 33,жестко связанной со штоком поршня 20гидроцилиндра 34, предназначенногодля поворота захвата 35, взаимодействующего с Т-образным пазом фрезерно-расточной головки 13.На торец ползуна 15 могут устанав ливаться различные накладные. сменные узлы, например угловые головки,удлинители, ускорительные и сверлильные головки и др(не показаны), которые имеют одинаковые присоедини- ЗОтельные элементы, аналогичные фрезерно-расточной головке 13,1Каждый накладной узел содержитоправку 36, соединяющуюся со шпинделем 25 и взаимодействующую с механиз-З 5мом 26 зажима инструмента, одну паруконических шестерен и шпиндель 37,внутри которого смонтирован механизм 38 зажима инструмента, включающий пакет тарельчатых пружин 39 итягу. На заднем торце фрезерно-расточной головки 13 смонтирован гидроцилиндр 40 механизма отжима инструмента в головке. В каждом накладномузле, предусматривающем автоматическую смену инструмента, имеется быстроразьемное устройство (не показано),которое подсоединяет гидроцилиндр 40к гидросистеме стенда. В нижней частиползуна 15 на боковых стенках уста Оновлены оппозитно две планки 41, имеющие конусные вырезы, взаимодействующие с двумя фиксаторами 42, закрепленными на головке 3, а на лицевойповерхности ползуна - бесконтактный 55конечный выключатель 43, взаимодействующий с упором 44, установленным наголовке 13. Фрезерно-расточная головка 13, как и другие сменные узлы,устанавливается на тележку 45, которая может перемещаться вручную по направляющим стола 2 и фиксироватьсяв позиции смены накладных узлов с помощью убирающегося упора 46.На верхней плоскости корпуса привода вращения шпинделя 16 соосно шпинделю 25 установлен механизм 47 ориентации и отжима, содержащий отдельный корпус, в котором смонтированозубчатое колесо 48, взаимодействующее с фиксатором 49, закрепленнымна штоке 50 гидроцилиндра 51. На другом конце штока 50 закреплен кулачок 52, взаимодействующий с бесконтактными конечными выключателями(БВК) 53 и 54, предназначенными дляблокировки исключающих друг другадвижений при управлении работой стенда. Для угловой ориентации шпинделяпредусмотрены следующие БВК: 55 - дляповорота накладного узла на 360(О); 56 - для поворота на 90; 57для поворота на 180 и 58 - для поворота на 270, с которыми взаимодейст.вует упор 59, закрепленный на зубчатом колесе 48,Механизм 47 ориентации и отжимаинструмента состоит иэ двух гидроцилиндров 60 и 61. Гидроцилиндр 60имеет небольшой диаметр и предназначен для отжима оправки 36 и удержания ее, а вместе с ней и накладногоузла 13 на,захватах при повороте последнего на 90 - 360. Гидроцилиндр 61 имеет большой диаметр ипредназначен для полного отжима инструментов или накладных узлов приих смене. В последнем случае работают оба гидроцилиндра одновременно,.при этом усилие отжима передаетсячерез шток 62 толкателю 63, проходящему сквозь зубчатое колесо 48 ивтулку 22, который вторым концомвоздействует на пакет тарельчатыхпружин механизма 26 зажима инструмента. Управление стендом осуществляется с помощью пульта управления (непоказан).жима инструмента и к нему подводятся трубопроводы смазки и гидравлики с помощью быстроразъемных соединений (не показаны), В отверстиях, расположенных на торце ползуна 15 монтируются четыре механизма 30 з иима накладных узлов в сборе с последующим подсоединением трубопровода гидравлики. На корпус привода вращения шпинделя 16 устанавливается меха О низм 47 ориентации и отжима и к нему подсоединяются трубопроводы гидравлики и электроподводы к конечным выключателям 53 - 58.Фрезерно-расточная головка 13 15 устанавливается на тележку 45, находящуюся в крайнем правом положении. Ползун перемещают в крайнее нижнее положение да срабатывания конечно, го выключателя 11. По завершению монтажных работ осуществляется проверка норм точности шпинделя с помощью индикаторов и производится переориентация оси шпинделя с помощью компенсаторов, входящих в устройство 29 ре - гулировки положения оси шпинделя, которое позволяет без демонтажа шпинделя и выполнения шабровочных работ добиться необходимой точности положе- ния его оси. При этом проверяется надежность самого устройства Проверяется работа устройства 28 охлаждения опор подшипниковВключается двигатель 17 и при помощи шес,терен 19 - 21 и муфты 23 приводится во вращение шпиндель 25. Осуществляется его обкатка на холостом ходу, пока подшипники шпинделя 25 не нагреются до определенной температуры. Затем включаются станция 3 и система40 охлаждения. Охлаждающая среда подается к опорам шпинделя и циркулирует по каналам рубашек устройства 28 охлаждения. В процессе испьпания уст. ройства 28 охлаждения производятся замеры температуры нагрева подшипниковых опор и деформации шпинделя 25 при охлаждении поочередно верхней, нижней, обеих опор одновременна, а также без охлаждения. По окончании испытания двигатель 17 привода вращения шпинделя отключается.Проверяется работа механизма 26и зажима инструмента, Определяются силовые характеристики и устанавливается необходимый предварительный натяг пакета пружин 27, обеспечивающий заданное усилие зажима, Испытание на надежность осуществляется путем многократного повторения циклов "Зажим-Отжим" инструмента (до 100000 раз), причем отжим выполняется с помощью гидроцилиндров 60 и 61 при полном ходе штока 62 и толкателя 63.Проверяется работа механизма 47 ориентации и отжима, В штоковую полость гидроцилиндра 8 подается масло, и ползун 15 перемещается в крайнее верхнее положение до срабатывания бесконтактного конечного выключателя (БВК) 10 при его взаимодействии с упором 14, закрепленным на санях 7, Включается электродвигатель 17, и шпиндель 25 поворачивается в "нулевое" положение, при котором осуществляется смена инструмента в шпйнделе. Упор 59, взаимодействуя с БВК 55, отключает электродвигатель 17, завершается грубая ориентация шпинделя, В гидроцилиндр 51, в левую полость, подается масла, шток 50 перемещается ,вправо, фиксатор 49 доворачивает зубчатое колесо 48 и фиксирует угловое положение шпинделя 25, обеспечивая этим его точную ориентацию, БВК 54, взаимодействуя с кулачком 52, блокирует включение электродвигателя 17. Масло под давлением подается в поршневые полости гицроцилиндров 60 и 61 их поршни перемещаются вниз, шток 62 воздействует на толкатель 63, который сжимает пакет тарельчатых пружин 27 механизма 26 зажима инструмента. Цанга раскрывается, и оправка 36 отжи= мается, чтобы осуществить замену инструмента или инструментальной головки. Если масло подается в штоковые полости гидроцилиндров 60 и 61, поршни перемещаются вверх, шток 62 освобождает толкатель 63, тарельчатые пружины 27 механизма 26 распрямляются, и инструментальная оправка 36 зажимается. Чтобы изменить угловое положение шпинделя 25, левую полость гидроцилиндра 51 соединяют со сливом, пружина перемещает шток 50 влево, и фиксатор 49 освобождает зубчатое колесо 48. Кулачок 52 взаимодействует. с БВК 53, снимая блокировку с элект,родвигателя 17, который включается и поворачивает шпиндель 25 на 90, БВК 56, взаимодействуя с упором 59, отключает электродвигатель 17, масло под давлением поступает в левую полость гидроцилиндра 51, фиксатор 49доворачивает и фиксирует зубчатое колесо 48, обеспечивая точную ориентацию шпинделя, и т.д. Все последующие циклы поворота шпинделя 25 на 180, 270 и 360 осуществляются аналогично указанному. Четкость работы механизмов поворота шпинделя 25 и достигаемая при этом точность его ориентации обеспечивают на станке обработку различных граней и сторон 10 обрабатываемого изделия с помощью накладных узлов.При неполадках или рассогласовании испытуемых механизмов при их функциональном взаимодействии выпол няется подналадка. Управление циклом может производиться как вручную от кнопок на пульте, так и в автоматическом режиме.2011 роверяется работа механизма зажима накладных узлов.Тележка 45 перемещается в позицию смены и фиксируется упором 46. В этом положении ось фрезерно-расточной го ловки 13 совпацает с осью шпинделя 25 ползуна 15. Последний перемещается вниз и при срабатывании БВК 12 останавливается в позиции смены накладных узлов. Срабатывают гидроцилиндры 60 и 61, пакет пружин 27 механизма 26 зажима инструмента сжимается, цанга раскрывается. Хвостовик оправки 36, вмонтированной во фреэернорасточную головку 13, находящуюся на тележке 45, вводится в конусное отверстие шпинделя 25, причем шпонки, расположенные на торце шпинделя 25, сориентированы относительно пазов на оправке 36. Гидроцилиндр 61 отключается, пакет пружин 27 механизма 2640 зажима распрямляется, цанга сжимается, захватывая оправку 36, втягивает ее в отверстие шпинделя 25, а вместе с ней по нимает и фрезерно-расточную головку 13. При этом шпонки шпин 45 деля 25 входят в пазы оправки 36, захваты 35 - в Т-образные пазы, предусмотренные на фрезерно-расточной головке 13 (не показаны), а фиксаторы 42, закрепленные на головке 13, входят в конусные вырезы планок 41, оппозитно расположенные на ползу- не 15. Упор 44 взаимодействуетс БВК 43, Включаются гидроцилиндры 34, связанные через рейку 33, закрепленную на штоке, с шестерней 32, установленной на штоке гидро- цилиндра пружинно-гидравлического зажима 30. Шестерня 32 поворачивается, а вместе с ней и захваты 35 по,ворачиваются в Т-образном пазу. Срабатывают пружинно-гидравлическиезажимы 30, пакет тарельчатых пру -,жин 31 распрямляется и захваты 35всех четырех механизмов зажима 30,перемещаясь вверх, зажимают фрезернорасточную головку 13 на торце полэуна 15,В штоковую полость гидроцилиндра 8подается масло, сани 7 с ползуном 15перемещаются в крайнее верхнее положение и останавливаются при срабатывании БВК Э.Для отжима головки 13 с целью поворота ее на 90 - 360 масло под давлением подается в поршневую полость гидроцилиндра механизмов зажима 30, пакеты пружин 31 сжимаются, захваты 35 с помощью рейки 33, связанной со штоком поршня гидроцилиндра 34, поворачиваются и освобождают Т-образный паэ головки 13, Одновременно масло подается в поршневую полость гидроцилиндра, пакет пружин 27 механизма 26 зажима сжимается, головка 13 опускается на величину, при которой фикса.оры 42 выходят из па-. зов в планках 41, и повисает, удерживаясь с помощью оправки 36, хвостовик которой схвачен лепестками цанги механизма 26 зажима. Упор 44 отходит от БВК 43, включается электродвигатель 17, шпиндель 25 вместе с головкой 13 поворачивается на 90(180, 270), и электродвигатель отключается при срабатывании БВК 56 (57, 58). Включается гидроцилиндр 51, фиксатор 49 доворачивается и фиксирует . зубчатое колесо 48, масло под давлением подается в штоковую полость гидроцилиндра 60, и головка 13 под- тягивается к торцу полэуна 15. Гидро- цилиндры отключаются, и с помощью пакетов пружин 31 осуществляется зажим головки 13. После этого гидроцилиндр 51 отключается, и зубчатое колесо 48 расфиксируется.Отработка цикла замены одного накладного узла другим выполняется следующим образом. Сани 7 перемещаются в позицию смены до контактас БВК 12 и останавливаются. Масло подается в гидроцилиндры, пакет тарельчатых пружин 3 1 сжимается, и захваты 35 отпускают головку 13. Включается гидроцилиндр 60, головка 131266679 10 узлов. 9повисает на оправке 36, срабатывают гидроцилиндры 34, штоки с захватами 35 поворачиваются, получая воэможность свободного выхода из Т-образного паза. Следом включается гидроцилиндр 61, цанга раскрывается, и происходит отжим оправки 36. При этом головка 13 перемещается вниз, опускается на тележку 45, а сани 7 с ползуном 15 перемещаются в крайнее верх О нее положение до контакта с БВК 10 и останавливаются. Упор 46 убирается, тележка 45 с накладным узлом перемещается в крайнее правое положение, на нее укладывается другой накладной 15 узел, и установка нового накладного узла на ползун осуществляется в порядке обратном указанному. Проверка механизма зажима узлов на надежность и долговечность осуществляется много. 20 кратным повторением цикла "Отжим-Зажим-Поворот" на одном или на нескольких сменных узлах .Все укаэанные проверки механизмов и узлов осуществляются на стенде комплексно при их функциональном взаимодействии и в случае необходимости узлы подвергаются доводке и отладке, Затем они демонтируются и передаются для сборки станка, а стенд загружается новым комплектом испытуемых Форму.ла изобретения Стенд для испытания шпиндельной бабки, содержащий установленный на станине стол, стойку, привод вращения испытываемого шпинделя и гидро- электрооборудование, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, стенд снабжен санями и закрепленным на них ползуном для размещения в нем испытываемых механизмов и узлов с сохранением их кинематических связей, причем сани и ползун установлены с воэможностью вертикального перемещения по стойке./11 Тираж 1001 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрет 113035, Москва, ЖПодписного комитета СССРий и открытийРаушская наб.,