Многоцелевой станок с автоматической сменой инструмента Советский патент 1993 года по МПК B23Q3/155 

. Изобретение относится к станкостроению, а именно к металлорежущим станкам с числовым программным управлением (ЧПУ).

Цель изобретения - повышение надежности устройства автоматической смены инструмента.

Сопоставительный-анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что в аналогах и прототипе инструментальный магазин выполнен непереналаживаемым, неразборным, в предлагаемом решении - сборным, состоящим из блоков, к-аждый из которых в зависимости от конкретных условий может состоять из одного или нескольких гнезд.

Кроме того, а технических решениях аналогов и прототипа для смены фрез с коническим хвостовиком и передачей крутящего момента с помощью шпонок используется механизм ориентации шпинделя и оправок, находящихся, в гнездах магазина, для обеспечения совпадения положений шпонок на торце шпинделя с положением соответствующих пазов на венце оправки. В прототипе для осуществления этой функции применяется специальный электромеханический привод магазина, предназначенный для поворота и ориентации одновременно всех оправок, находящихся в магазине, и пневмопривод

00

ы ч

ля фиксации шпинделя с оправкой, находящейся в гнезде шпинделя.

В предлагаемом техническом решении смена любого инструмента обеспечиваетс-я без использования механизма ориентации шпинделя и оправок.

По сравнению с прототипом существен-. ным отличием также является установка в каждом гнезде инструментального магазина упрощенного контрольного блока в то же время выполняющего двойную функцию: фиксирование наличия инструментальной оправки в гнезде магазина и момент зацеп- ления инструментальной оправки с призма- тическими шпонками шпинделя. В рототипе отсутствует контроль наличия оправки в шпинделе. Смена инструмента в прототипе осуществляется в определенном положении шпинделя поправок,устанавливаемом механизмами ориентации, причем для запуска устройства смены инструмента в шпинделе заранее должна находиться инструментальная оправка. Ручная.установка первого инструмента снижает уровень автоматизации станка с ЧПУ.

В предлагаемом устройстве может быть полностью/автоматизирован процесс сме- ны инструмента и загрузки магазина, например, с помощью робота, поскольку инструментальные оправки могут находиться в магазине в произвольном по углу поворота положении,

На фиг,1 изображены инструментальный магазин, установленный на столе станка с ЧПУ; на фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.1;- на фиг.З -пример, иллюстрирующий автоматическую смену инструмента.

На фиг.1 изображено: 1 - стол станка, 2

-обрабатываемая деталь, 3 - магазин, состоящий из двух инструментальных гнезд, 4

-инструментальные гнезда, XcOcYc - кобр- динатная система станка (1,2,3,4,5,6,7,8 - номера позиций инструментального магазина).

На фиг.2 изображено: 5-пружина. 6 - втулка. 7-гайка, 8-стяжка,9 -пружина, 10

-кожух, 11 - толкатель, 12 - микропереключатель, 13 - кронштейн, 14 - рычаг, 15 - пружина, 16 - выключатель.

На фиг.З изображено: 17 - инструментальная оправка, 18-паз, 19-венец оправки, 20 - режущий инструмент, 21 - шпиндель станка с ЧПУ, 22. - призматическая шпонка, Z - ось шпинделя,- к - зазор между конусом шпинделя и конусом оправки. С - зазор между головкой выключателя 16 и рычагом 14, а - первая рабочая зона рычага, d - зазор между невращающейся частью шпинделя и торцом кожуха 10, g - зазор между фланцем втулки 6 и внутренним основанием кожуха 10, b - вторая рабочая зона рычага.

Станокс программным управлением работает следующим образом.

На стол 1 станка с ЧПУ с учетом установки, закрепления и обработки детали 2 или группы деталей в свободную зону устанавливают необходимое количество блоков 3 инструментального магазина, имеющих

один или более инструментальных гнезд А (фиг,1). Когда оправка в гнезде отсутствует, подпружиненный рычаг 14, поворачиваясь вокруг оси, воздействует на толкатель 11, который поднимается над уровнем плоскости втулки 6. Между головкой выключателя 16 и рычагом 14 имеется зазор С. Затем в гнезда 4 устанавливают вручную или с помощью промышленного робота инструментальные оправки 17, согласно управляющей

программы и эскиза наладки, при этом толкатель 11 под воздействием венца 19 оправки 17 утапливается, нажимая на рычаг 14, который в свою очередь нажимает своей рабочей зоной а на выключатель 16 микро5. переключателя 12, фиксируя наличие инструментальной оправки в гнезде магазина (фиг.1,2,3, поз.2).

По заданной программе шпиндель (фиг.З) подходит к инструментальному бло0 ку, расположенному слева, либо справа от нуля станка Ос, в произвольном по углу поворота положения в позицию того инструмента, который должен работать по программе соосно с его осью. Далее, пере5 мещаясь по оси -Z, шпиндель 21 своими призматическими шпонками 22 нажимает на венец 19 оправки 17, который в свою очередь нажимает на втулку 6, сжимая пружину 5 (фиг,2, фиг.З, поз.З). После сжатия

0 пружины на некоторую величину перемещение по оси -Z прекращается и периодически включается и -выключается режим толчок шпинделя с заданным периодом времени. При кратковременном включении шпинде5 ля в режиме толчок шпинделя и под воздействием силы сжатой пружины 5 призматические шпонки 22 попадают в соответствующие пазы 18, расположенные на венце 19 оправки 17, при этом втулка 6 с

0 оправкой 17 перемещается в сторону шпинделя, выбирая зазор К между конусом оправки и конусом шпинделя 21. При перемещении втулки 6 вместе с ней перемещается до упора в торец неподвижной части

5 шпинделя кожух 10 (фиг.З, поз.4), а при дальнейшем перемещении втулки 6 кожух 10 начнет сжимать две диаметрально расположенные пружины 9, находящиеся на стяжках 8, при этом образуется зазор g. поскольку высота выступа 22 . Толкатель

11, удерживаясь своей головкой на фланце втулки 6, так же будет перемещаться вместе, с ней в сторону шпинделя, а рычаг 14 под воздействием сжатой пружины. 15 повернется вокруг своей оси вращения до упора в конец толкателя 11. Рычаг при повороте нажимает второй своей рабочей зоной Ь выключатель 16. при этом микропереключатель фиксирует момент зацепления оправки 17, со шпинделем 21 (фиг.2, фиг.З, поз.4).. Очевидно, что сила сжатия пружины 5 должна..превышать силу сжатия пружины 9. Кроме того, имеем равенство h (d +g ).

После этого электроавтоматика станка прекращает включение режима толчок шпинделя и отрабатывает команду зажим инструмента, при этом инструментальная оправка 17 закрепляется в шпинделе станка. Шпиндель 21 по программе выходит с инструментальной оправкой из зоны инструментального магазина для обработки детали 2, закрепленной на столе 1 станка с ПУ (фиг.1).

После обработки детали 1 прекращается вращение .шпинделя 21. Затем по программе шпиндель с оправкой подходит к соответствующей свободной инструментальной позиции магазина, опускается во втулку 6. Включается команда отжим инструмента и оправка 17 освобождается от шпинделя. Шпиндель перемещается по программе в направлении + Z для взятия следующего инструмента. Цикл смены ин Струмента повторяется.

Пример осуществления способа автоматической смены инструмента с помощью шпинделя представлен в таблице.

Предлагаемый многоцелевой станок с ЧПУ имеет более широкие технологические возможности по сравнению с одноинстру- ментальными станками с ЧПУ за счет автоматизации смены инструмента, без применения сложных механизмов и устройств (автооператора, традиционного магазина, механизма автоматической ориентации шпинделя), позволяет более полно использовать рабочую зону станка при об- 5 ряботке малогабаритных деталей, повышая свою универсальность.

Формула изобретения Многоцелевой станок с автоматической сменой инструмента, содержащий верти0 кальную шпиндельную бабку со шпинделем. . связанным с инструментом посредством шпонок на торце шпинделя, рабочий стол с установленным на нем разь- емнь1м инструментальным магазином мо5 дульной конструкции, каждый модуль которого включает одно гнездо с подпружиненной втулкой под инструмент, и блок контроля наличия инструмента, имеющий число контрольных узлов с конечными выключате0 лями равно числу гнезд магазина, о т л и ю щ и и с я тем, что. с целью повышения надежности за счетупрощения конструкции блока контроля наличия инструмента, каж5 дый контрольный узел включает в себя установленный концентрично втулке кожух с кольцевым буртом под венец инструмента, кронштейн с шарнирно закрепленным на нем рычагом, плоскую пружину, толкатель и

0 по меньшей мере два подпружиненных ограничителя, причем кронштейн закреплен на кожухе, который связан с втулкой посредством упомянутых ограничителей, один1 конец пружины закреплен на рычаге с воз5 можностью взаимодействия с конечным вы- ключателем, а другой свободен и установлен с возможностью взаимодейст-, вия с одним из торцов толкателя, противоположный торец которого выполнен с

0 возможностью взаимодействия с инструментом, при этом кожух выполнен с возмож- ностью ограниченного перемещения относительно втулки, а толкатель расположен в кожухе.

Пример Содержание элементов рабочего цикла Способ реализации

Установка инструмента в шпиндель

- выход в О станка Обеспечивается управ- . ляющей программой

.1 2

1 5

6 7

.1 2

V 5

- ВЫХОД 3 ПОЗИЦИЮ

инструментального магазина

-перемещение вдоль оси шпинделя в сторону инструментального магазина

-взятие инструмента

-

Толчок шпинделя Зажим инструмента

-выход шпинделя с инструментом из

,втулки магазина

-выход в позицию обработки деталей

Освобождение инструмента от шпинделя

-выход О станка

-выход в свободную позицию инструментального магазина

-перемещение вдоль оси шпинделя в сторону инструмен- . тального магазина

-освобождение инструмента

-выход освобожденного шпинделя из зоны магазина

-выход в позицию инструментального магазина

Обеспечивается электро автоматикой

Обеспечивается программой

Обеспечивается программой

-ЦОбеспечиваетсяпрограммой

Обеспечивается программой

п

-

Обеспечивается электроавтоматикой

Обеспечивается программой

Обеспечивается программой

-ЦОбеспечиваетсяпрограммой

Обеспечивается программой

п

Примечание. Кодирование кадров программы выполнено в соответствии

с ГОСТ 20ЭЗЭ-78 применительно к системе ЧПУ для станка 6Р13ФЗ.

Фиг. 2

№ /703fjtfW- :3. t ; :,:JT - ,: - .

17 Ю &

/7ff3VifW I

ЛозицюЖ

/7ff3vyw2Z

pt/&3