ТРУБОРЕЗНЫЙ АВТОМАТ Российский патент 1997 года по МПК B23D21/04 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при обработке деталей из труб, а именно, в переналаживаемых труборезных автоматах для мерной резки труб с последующей обработкой обоих торцов со снятием фасок в условиях серийного и массового производства.

Известно устройство для резки труб [1] в корпусе которого расположен механизм зажима трубы, шпиндель и держатель с режущими дисками, взаимодействующие с копирами для радиальной подачи дисков.

Такая конструкция устройства не обеспечивает широкий диапазон обработки деталей различных типоразмеров и из различных материалов, т.к. не позволяет изменять и регулировать величину радиальной подачи инструмента независимо от числа оборотов шпинделя, и наоборот изменять число оборотов шпинделя, не изменяя подачу инструмента, поскольку имеется жесткая кинематическая цепь от одного приводного вала на вращение шпинделя и радиальную подачу инструмента. Кроме того, после отрезки на концах детали остаются заусенцы, что ухудшает качество обработки деталей.

Наиболее близким к предлагаемому является труборезный автомат [2] для мерной резки труб, содержащий загрузочное устройство, рольганг, конечный упор, механизм зажима трубы и отрезную головку, включающую приводной вал и две кинематические цепи: кинематическую цепь вращения шпинделя и кинематическую цепь радиальной подачи инструмента.

Недостатками этого автомата являются:
1) отсутствие возможности раздельной регулировки величины радиальной подачи инструмента и числа оборотов шпинделя, т.к. кинематические цепи вращения шпинделя и радиальной подачи инструмента выполнены таким образом, что за время полного цикла отрезки трубы, равного 30 оборотам планшайбы, кольцо подачи опережает планшайбу ровно на один оборот, используемый для получения подачи инструмента. Таким образом, при такой конструкции увеличение и уменьшение числа оборотов шпинделя влечет за собой прямо пропорциональное увеличение или, соответственно, уменьшение величины подачи инструмента, что не обеспечивает разнообразие режимов резания при обработке деталей различных типоразмеров и из различных материалов;
2) жестко установленные конечные упоры не обеспечивают переналадку станка при изменении длины обрабатываемой детали, а также точную регулировку положения упора. Отсутствие устройства амортизации упора не позволяет применять высокие скорости перемещения трубы в рольганге, что уменьшает производительность автомата.

3) из-за отсутствия дополнительной позиции обработки торцов автомат не обеспечивает широкие технологические возможности, а также высокое качество обработки, т.к. после отрезки на торцах детали остаются заусенцы.

Цель изобретения повышение технологических возможностей труборезного автомата и качества обрабатываемых деталей.

С этой целью в труборезном автомате для мерной резки труб, содержащем загрузочное устройство, рольганг, конечный упор, механизм зажима трубы и отрезную головку, включающую приводной вал, кинематическую цепь вращения шпинделя и кинематическую цепь радиальной подачи инструмента, согласно описываемому техническому решению приводной вал выполнен полым и со сквозным винтовым пазом, а ведущее колесо привода радиальной подачи инструмента выполнено с прямолинейным пазом, параллельным его оси, и установлено на приводном валу с возможностью ограниченного поворота относительно вала. Привод радиальной подачи инструмента выполнен в виде гидроцилиндра с полым штоком-поршнем, внутри которого концентрично приводному валу установлена тяга с возможностью вращения, причем на конце тяги жестко закреплен палец, взаимодействующий со сквозным винтовым пазом вала и прямолинейным пазом ведущего колеса привода радиальной подачи инструмента. Кроме того, шток-поршень снабжен сменным упором, выполненным в виде штанги со стаканом, взаимодействующим с корпусом гидроцилиндра.

Труборезный автомат дополнительно снабжен двумя торцеподрезными головками, размещенными на направляющих с возможностью установочных перемещений, и двумя зажимными приспособлениями, закрепленными на этих головках, а конечный упор выполнен в виде стержня с резьбовым хвостовиком, установленным в подпружиненной вилке, взаимодействующей с конечным выключателем, и закреплен на скалке с возможностью установочных перемещений.

Выполнение труборезной головки и ее привода описанной конструкции позволяет осуществлять раздельную регулировку величины радиальной подачи инструмента и числа оборотов шпинделя, а также регулировку длины хода радиального перемещения инструмента, что обеспечивает разнообразие режимов резания при обработке деталей различных типоразмеров и из различных материалов.

Кроме того, выполнение упора переналаживаемым и закрепление его на скалке с возможностью установочных перемещений позволяет осуществлять переналадку станка при изменении длины обрабатываемых деталей и применять высокие скорости перемещения трубы в рольганге, т.е. повышает производительность автомата.

Снабжение автомата дополнительно двумя торцеподрезными головками позволяет производить обработку торцов, расточку внутреннего и обточку наружного диаметра трубы.

На фиг. 1 изображен труборезный автомат; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 трубоотрезная головка; на фиг.4 вид А на фиг.2; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 вид В на фиг.3; на фиг.7 вид Г на фиг.3.

Труборезный автомат включает в себя загрузочное устройство (фиг.1), состоящее из стеллажа-накопителя 1, в котором хранятся необработанные заготовки 2, и из рольганга-транспортера 3, перемещающего поштучно заготовки в зону работы, подающее устройство 4, конечный упор 5, отрезную головку 6, манипулятор 7 с захватами, самоцентрирующие зажимные тиски 8, установленные посредством кронштейнов на торцеподрезных головках 9, механизм выгрузки готовых деталей 10, склиз 11 и тару 12. Все механизмы установлены на станине 13, которая крепится к фундаменту.

Отрезная головка 6 состоит из корпуса 14, на котором концентрично шпинделю 15 установлен гидроцилиндр зажима 16. Шпиндель 15 вращается на подшипниках 17 и 18 корпуса гидроцилиндра зажима 16, внутри которого установлены направляющая втулка 19, зажимная цанга 20, шток-поршень 21, взаимодействующий с цангой 20. Шпиндель 15 выполнен с направляющими "а", в которых установлены ползуны 22. К ползунам 22 посредством резцедержателей крепятся отрезные резцы 23. Ползуны 22 имеют оси 24, на которые с возможностью поворота установлены ролики 25, вставленные в винтовые пазы "б" поворотной планшайбы 26. На планшайбе 26 с возможностью вращения установлен кронштейн 27, на осях которого установлены противовесы 28 с возможностью качания (фиг.3), уравновешивающие массу ползунов с резцедержателями и резцами. Другие концы противовеса 28 соединены с осями 24 ползунов 22. Шпиндель 15 и поворотная планшайба 26 выполнены с наружными зубчатыми профилями.

Привод отрезной головки включает две кинематические цепи: кинематическую цепь вращения шпинделя и кинематическую цепь радиальной подачи инструмента.

Привод радиальной подачи инструмента выполнен в виде гидроцилиндра 29 с крышкой 29а и с полым штоком-поршнем 30, внутри которого концентрично приводному валу 31 установлена тяга 32 с возможностью вращения в подшипниках 33. На конце тяги 32 жестко закреплен палец 34. Подшипники 33 установлены в поршне 30 гидроцилиндра 29. Ведущее колесо 35 привода радиальной подачи инструмента выполнено с внутренним прямолинейным пазом "в", параллельным его оси, и с наружным зубчатым профилем, а приводной вал 31 со сквозным винтовым пазом "г". При этом ведущее колесо 35 привода радиальной подачи инструмента установлено на приводном валу 31 с возможностью ограниченного поворота относительно вала 31. Палец 34 тяги 32 установлен с возможностью взаимодействия со сквозным винтовым пазом "г" приводного вала 31 и с прямолинейным пазом "в" ведущего колеса 35 привода радиальной подачи.

Привод вращения шпинделя выполнен в виде промежуточного колеса 36 с наружным зубчатым профилем, которое посредством шпонки установлено на приводном валу 31.

Зубчатые колеса 35 и 36 посредством зубчатых цепей 37 и 38 связаны с зубчатыми венцами шпинделя 15 и поворотной планшайбы 26. Механизм радиальной подачи инструмента установлен с возможностью вращения в подшипниках 39.

Шток-поршень 30 снабжен сменным упором, выполненным в виде штанги 40 со стаканом 41, взаимодействующим с корпусом гидроцилиндра 29.

Конечный упор 5 выполнен в виде стержня 42 с резьбовым хвостовиком, установленным в подпружиненной втулке 43, взаимодействующей с конечным выключателем 44, и закреплен на скалке 45 с возможностью установочных перемещений.

Трубоотрезный автомат снабжен двумя торцеподрезными головками 9, установленными на каретки 47 (фиг.4), которые размещены на направляющих станины 13 с возможностью установочных перемещений. На торцеподрезных головках 9 закреплены самоцентрирующие тиски 8 с ползунами 48.

Механизм выгрузки готовых деталей 10 содержит поворачивающуюся в подшипниках кронштейнов штангу 50, на которой установлены выталкиватели 51 и гидроцилиндр 52.

Устройство работает следующим образом.

Заготовки 2 в виде труб подаются из стеллажа-накопителя 1 и скатываются по склизам 11 на ролики рольганг-транспортера 3, которые перемещают заготовку в зону действия подающего устройства 4, и труба перемещается до конечного упора 5. Затем подается рабочая жидкость в левую полость (фиг.3) гидроцилиндра зажима 16, шток-поршень 21 перемещается вправо и цанга 20 зажимает трубу 2. При этом шпиндель 15 вращается с частотой n, и все элементы, установленные на нем: ползуны 22, поворотная планшайба 26, противовесы 28 вращаются с той же частотой. Ползуны при этом разделены.

Подается рабочая жидкость в левую (фиг.3) полость гидроцилиндра 29, тяга 32 перемещается вправо, при этом палец 34, взаимодействуя со сквозным винтовым пазом "г" приводного вала 31 и прямолинейным пазом "в" ведущего колеса 35 привода радиальной подачи, производит взаимный проворот ведущего колеса 35 относительно промежуточного колеса 36, которое через кинематическую цепь 38 поворачивает поворотную планшайбу 26 относительно шпинделя 15 на некоторый угол, который определяется углом поворота приводного вала 31. При этом винтовые пазы "б" поворотной планшайбы 26 поворачиваются по часовой стрелке относительно ползунов 22, и ролики 25 ползунов, вставленные в пазы б поворотной планшайбы 26, обкатываясь по их поверхности, перемещают ползуны 22 к центру вместе с отрезными резцами 23. Производится отрезка трубы резцами 23.

После отрезки трубы руки манипулятора 7 перемещают трубу на позицию подрезки, где она зажимается тисками 8 и осуществляется подрезка торцов головками пинольного типа одновременно с двух сторон.

При перемещении заготовки с одной позиции на другую манипулятор 7 синхронно с конечным упором 5 отодвигается вдоль оси заготовки. Это делается для того, чтобы труба не задела за выступающие части ползунов 23 отрезной головки.

После подрезки торцов тиски 8 разжимаются, а обработанная деталь остается лежать на ложементах торцеподрезных головок 9. Далее включается механизм выгрузки 10 готовых деталей и труба выталкивается с ложементов выталкивателями 51 и скатывается по ним и оттуда в тару 12.

При вращении шпинделя ползуны 22, кронштейн 27 и противовесы 28 вращаются вместе с ним, но на противовесы и ползуны действуют центробежные силы F и F₁ вследствие того, что противовес выполнен в виде коромысла с осью качания, составляющая F₂ от силы F₁ будет компенсировать силу F. При перемещении (при резании) ползунов 22 происходит качание противовесов на оси, и для того, чтобы не было заклинивания, предусмотрена возможность поворота кронштейна 27 относительно шпинделя 15, для компенсации уменьшения величины расстояния MN (фиг.7).

Использование: труборезный автомат может быть использован для мерной резки труб с последующей обработкой обоих торцов со снятием фасок в условиях серийного и массового производства. Сущность изобретения: автомат содержит загрузочное устройство, рольганг, механизм зажима трубы, отрезную головку и ее привод, включающий приводной вал, кинематическую цепь вращения шпинделя и кинематическую цепь радиальной подачи инструмента. Приводной вал выполнен полым и со сквозным винтовым пазом, а ведущее колесо привода радиальной подачи инструмента выполнено с прямолинейным пазом, установлено на приводном валу с возможностью ограниченного поворота относительно вала. Привод радиальной подачи инструмента выполнен в виде гидроцилиндра с полым штоком-поршнем, внутри которого концентрично приводному валу установлена тяга, на конце которой закреплен палец, взаимодействующий со сквозным винтовым пазом вала и прямолинейным пазом ведущего колеса привода радиальной подачи. Шток-поршень снабжен сменным упором, а конечный упор выполнен регулируемым и закреплен с возможностью установочных перемещений. Ползуны с резцедержателями снабжены противовесами, выполненными в форме дуги и установленными диаметрально противоположно с помощью осей на выступах кольцевого кронштейна, размещенного с возможностью вращения на планшайбе соосно с ней. Трубоотрезной автомат выполнен с двумя торцеподрезными головками, размещенными на направляющих с возможностью установочных перемещений и двумя зажимными приспособлениями, закрепленными на этих головках. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Труборезный автомат для мерной резки труб, содержащий загрузочное устройство, рольганг, конечный упор, механизм зажима трубы и отрезную головку, включающую приводной вал, кинематическую цепь вращения шпинделя и кинематическую цепь радиальной подачи инструмента, отличающийся тем, что приводной вал выполнен полым со сквозным винтовым пазом, кинематическая цепь радиальной подачи инструмента в виде установленного на приводном валу с возможностью ограниченного поворота относительно последнего ведущего колеса с прямолинейным пазом, параллельным его оси, гидроцилиндра с полым шток-поршнем, установленной с возможностью вращения и размещенной внутри шток-поршня тяги, несущей жестко закрепленный на ее конце палец, взаимодействующий со сквозным винтовым пазом приводного вала и прямолинейным пазом ведущего колеса, при этом шток-поршень снабжен сменным упором, выполненным в виде штанги со стаканом, взаимодействующим с корпусом гидроцилиндра, а отрезная головка выполнена в виде установленных в направляющих шпинделя и несущих закрепленные на одном конце резцедержатели ползунов со смонтированными на другом конце осями, на которых размещены с возможностью поворота ролики, а также смонтированной концентрично шпинделю и выполненной с винтовыми пазами поворотной планшайбы, несущей соосно установленный с ней кольцевой кронштейн, на котором диаметрально противоположно на осях установлены дугообразные противовесы, при этом один конец каждого противовеса посредством оси соединен с соответствующим ползуном. 2. Автомат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительно двумя торцеподрезными головками, размещенными на направляющих с возможностью установочных перемещений, и двумя зажимными приспособлениями, закрепленными на этих головках. 3. Автомат по п.1, отличающийся тем, что конечный упор выполнен в виде стержня с резьбовым хвостовиком, установленным в подпружиненной втулке, взаимодействующей с конечным выключателем, и закреплен на скалке с возможностью установочных перемещений.