АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕВОЛЬВЕРНАЯ ГОЛОВКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА Советский патент 1971 года по МПК B23B7/04 

Известны -станки с автоматическими револьверными головками, содержащие магазин с набором инструментов, шпиндель, источник мощности, электрические и механические системы управления механизмами станка.

Предлагаемая автоматическая револьверная головка позволяет существенно сократить время на замену инструмента и осуществить точную автоматическую центровку инструмента путем соединения элементов контроля и выбора в противоположном по отнощению к инструментам порядка и применения стуяенчатого кулачка для управления указанными элементами в магазине с набором инструментов.

На фиг. 1 представлен в аксонометрии станок с автоматической револьверной головкой; на фиг. 2-продольный разрез станка; на фиг. 3 - механизм перемещения шпинделя и вращения барабана; на фиг. 4 - схематически показан разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 5--один из вариантов положения кулачка; на фиг. 6 - частичный разрез ло А-Л на фиг. 2; на фиг. 7 - частично план станка; на фиг. 8 - узел станка, в плане.

Станок содержит основание 1, на котором установлен подвижный суппорт 2, перемещаемый в горизонтальной плоскости в двух нанравлениях с помощью цифровой системы управления, подъемную колонну 5, снабженную двумя призматическими направляющими 4, на которых свободно установлена рабочая головка 5. Она может перемещаться

в вертикальной плоскости вдоль направляющих 4 и стопориться в определениом положении рукояткой 6 способом, известным как per se.

Рабочая головка 5 снабжена шпинделем 7

(см. фиг. 2), который вращается вокруг вертикальной оси S. Кроме того, головка имеет магазин с набором рел ущего инструмента, образованный барабаном в форме усеченного конуса 9, который вращается вокруг оси 10

барабана, пересекающейся с осью 8 шпинделя 7 и наклонной по отношению к ней на определенный угол а.

Барабан 9 имеет боковую поверхность 11, образующую с осью 10 угол |3, который является дополнительным углом угла а.

Боковая поверхность 11 снабжена по периферии двенадцатью гнездами 12 для инструмента. Каждое гнездо приспособлено для установки державки или патрона 13 с различными режущими инструментами 14А, 14В,..., 14 L, ось которого 14 перпендикулярна поверхности 11, в такое положение, что барабан 9 при его вращении обеспечивает совпадение осей различных инструментов 14 С барабаном 9 соединена втулка 15, которая вращается на валу 16, закре пленном на раме 17 головки 5 (см. фиг. 1). На барабане имеется кольцевая выточка 18, в .которую входит кольцевой выступ 19 рамы 17. К втулке 15 прикрецлено червячное колесо 2G, соединенное с червяком 21 (см. фиг. 7), который связан с валом 22, вращающимся в раме 17. Передаточное отношение между червяком 21 и червячным колесом 20 таково, что цри каждом обороте вала 22 барабан 9 поворачивается ца шаг 30°. Вал 22 может Приводиться с помощью электромагнитной муфты 23 через второе червячное колесо 24, соединенное с червяком 25 (см. фиг. 6 и 7), закрепленны.м на вертикальном валу 26. Этот вал через пару конических шестерен 27 приводится от горизонтального вала 28, который через вторую пару конических шестерен 29 (см. фиг. 3) получает вращение через вертикальный вал 30 от трехзвенного индукционного электродвигателя 31, приспособленного для вращения в любом направлении. Первое реле дистанционного управления ТХ (см. фиг. 4) приспособлено для включения контакта TXI, который приводит во вращение электродвигатель 31, причем направление вращения двигателя таково, что барабан вращается по часовой стрелке. Подобным образом второе реле ТУ предназначено для включения контакта TYI, который приводит электродвигатель во вращение в противоположную сторону так, что барабан 9 вращается против часовой стрелки. Два реле RX vi RY предназначены для включения контактов RXi и RYi соответственно в цепь реле ТХ и ТУ. Кроме того, оба реле ТХ и ТУ снабл ены цепью, катушки, которая замыкается через контакты ТХ2 и ТУ2 соответственно. Два реле RX и RY приспособлены для раздельного замыкания контактов RX и Ry соответственно, включенных в цепь элекEL, управляющего электромагтромагнита(см. фиг. 7). Наконец, нитной муфтой 23 электромагнит EL (ом. фиг. 4) снабл ен цепью удерл-сания катушки, которая замыкается через контакт EL. .Переключатель 32, включенный в названную схему удерл ания катушки, нормально держится в разом,кнутом положении прорезью, образованной на диске 33 (см. фиг. 2), закрепленном на валу 22, благодаря чему, когда каждый инструмент 14 находится на одной оси со шпинделем 7, цепь удерл ания катушки разомкнута. На неподвил ной раме станка раополол ен ряд индивидуальных избирательных элементов или контактов 34 А, 34В,..., 34 L (см. фиг. 4), связанных с режущими инструментами 14 А, 14В, ...,14 L. Каждый контакт . 34 автоматически управляться известным способом в соответствии с заданной прована на суппорте и содерлсать обозначение инструмента, а также указание рабочей операции, выполняемой каждым выбранным инструментом 14. К неподвилспому валу 16 (см. фиг. 2) кре пится плита 35, на которой установлены трехпозициопные электропереключатели 36 А, 36В,...,36L, связанные с инструментами 14А, 14В,..., ML, причем каждый переключатель 36 соединен с соответствующим контактом 34. Переключатели 36 расположены соосно с барабаном 9 в обратном порядке относительно инструментов 14 и обычно пружиной передвинуты в положение по направлению от центра, в котором замкнут соответствующий контакт 36X, включенный в цепь 37, показанную сплошными линиями, которая соединена с реле RX. К барабану 9 прикреплен кулачок 38, включающий участок 39 (см. фиг. 4), предназначенный для взаимодействия с половиной без одного переключателей 36, и второй участок 40, предназначенный для взаимодействия каждый раз с одним переключателем 36. Переключатели 36, взаимодействующие с участком 39 кулачка 38, удерл иваются в наиболее близком к оси полол ении, в котором они замыкают соответствующий контакт 36 X, включенный в цепь 41, показанную пунктирными линиями и соединенную с реле Ry. Переключатель 36, взаимодействующий с участком 40 кулачка 38, удерл ивается в промелсуточном полол ;ении двумя -крайними положениями, при этом оба контакта 36X и 36У разомкнуты. Червяк 25 (см. фит. 6) входит в зацепление с червячным колесом 42, нредназпаченным для вращения диска 43 на 180° с помощью электромагнитной муфты (см. фиг. 2). Диск 43 снабжен эксцентричным кольцевым пазом 44 (см. фиг. 6), связанным с роликом 45, вращающимся на оси 46, перемещаемой ползуном 47, скользящим в вертикальном направлении но раме 17. Ось 46 находится сзади ползуна 47 (с левой стороны) и предназначена для скольлсения вдоль осевого паза 48 втулки 49. Последняя вертикально скользит по раме 17 вместе со шпинделем 7, который вращается внутри втулки 49 в подшипниках 50. Втулка 49 снабл :ена рейкой 51, которая входит в зацепление с шестерней 52, закреппленной на валу 53, вращающемся в раме 17. Кроме того, к валу 53 крепится другая шестерня 54 (см. фиг. 3), входящая в зацепление с рейкой 55, которая крепится к вертикальному ползуну 56 позиционного измерительного трансформатора 57. Ползун 56 содинен через цепь 58 с поршнем 59, перемеающимся в цилиндре 60. 1, установленная между поршнем 59 и крышой 62, расположенной в верхней части цилинРейка 51 втулки 49 входит также в зацепление со второй шестерней 63, управляющей рабочим перемещением ш пииделя 7.

Устройство изменения скорости 64 (см. фиг. 7) работает от электромагнитной муфты известным способом. Оно расположено между шестерней 63 и валом 65, который с другой стороны через червячное колесо 66 и электромагнитную муфту, не показанную на чертеже, приводится от горизонтального вала 28.

Верхний коней щпинделя 7 (см. фиг. 2) снабжен шлицами 67, на которых установлена втулка 68, вращающаяся в раме 17. К втулке 68 крепится колесо 69, вращающееся о г вала 70 (см. фиг. 3), соединенного с валом двигателя 30 через редуктор 71, который управляется известным способом в соответствии с заданной программой работы. Кроме того, нижний конец шпинделя 7 (см. фиг. 2) снабжен двумя выступами 72, входящими в два паза 73, образованные в патроне 13 каждого инструмента 14.

В каждом патроне 13 имеются также две канавки или пазы 74 и 75, противоположно расположенные в двух различных плоскостях, в которые вставлены два кулачка 76 и 77 (см. фиг. 8).

Каждый кулачок 76 и 77 имеет два (см. фиг. 2) торца 78 и 79 соответственно с зубцами, в которые входят с цротивополож 1ых сторон две щестерни 80, вращающиеся на осях 81, закрепленных на барабане 9. Поэтому оба кулачка 76 и 77 всегда одновременно перемещаются в противоположных направлениях. Кулачок 76 нормально связан с подпружиненным щариковым фиксатором 82 и снабжен выступом 55, имеюнтим паз 84, преднаяняченный для взаимодействия с фланцем «55, соединенным с якорем 86 электромагнита 87, закрепленного на раме /7. Якорь 86 нормально поджат пружиной 88.

Каждый патрон также снабжен конусом 5. который входит в коническое отверстие 90 шпинделя 7. Конус 89 имеет резьбовое отверстие 91, в которое может ввертываться резьбовой конец 92 стержня 93, вращающегося на одной оси внутри отверстия в шпинделе 7. Стержень 93 имеет переходник 84, который входит в расточку 95 полого шпинделя. Участок 96 стержня 93 с гранями обычно входит в отверстие с гранями втулки 97, постоянно соединенной таким же способом с концом Вала 98 (см. ф.иг. 3) вспомогательного электродвигателя 99, устройство которого обеспечивает его вращение в двух направлениях. Наконец, втулка 97 снабжена двумя фланцами 100, между которыми установлен ролик 10} рычага W2, качающегося на неподвижной оси 103. Рычаг 102 прижат пружиной W4 к неподвижному упору и через палец и паз соединен с якорем 105 элeктpoмaгн та 106.

креплен установочный элемент, образованный ступенчатым барабаном (гребенкой) 107, предназначенным для ручной установки с помощью соответствующей ручки 108 после снятия крышки 109 с барабана 9.

Барабан 107, соответствующий инструменту 14, соосному со щпинделем 7, может быть связан с чувствительным элементом, образованным ступенчатым участком 110, уступы на которОМ цротивоцоложны уступам на барабане 107, который перемещается с помощью ползупа 111 параллельно шпинделю 7 на раме станка 17.

Верхний конец ползуна /// снабжен пазом 112 (см. фиг. 6), скользящим по оси 46. Нружина сжатия 113, установленная между отверстием 114 ползуна 111 и ннжним конусом ползуна 47 вокруг стержня 115, поджимает

ползун /// до упора с осью 46 через верхний край паза 112. Кроме того, ползун /// снабжен зубчатым краем 116, зубцы которого входят в зацепление с зубчатым колесом 117, которое с другой стороны входит в зацепление

с шестерней 118. Эта последняя крепится на валу 119, вращающемся на раме 17 с закрепленным рычагом 120 с пальцем 121, который входит в паз 122 горизонтального ползуна 123, предназначенного для управления устройством регулирования скорости 64 (см. фиг. 7), которое управляет перемещением шпинделя 7.

Головка со сменным инструментом работает следующем образом. В начале рабочего

цикла определецного режущего инструмента 14 (см. фиг. 2) шпиндель 7 расположен в крайнем верхнем положении и благодаря этому не соединен с инструментом 14. Согласно установленной нрограмме работы замыкается

контакт 34, соответствующий инструменту 14. Предположим, что барабан 9 расположен так, что инструмент 14А находится на одной оси 8 шпинделя 7, как показано на фиг. 4, и что контакт 34 замкнут. Так как соответствуюший переключатель 36 f замыкает контакт 36X, то замыкается цепь 37, тем самым подавая напряжение к реле RX. Это последнее с одной стороны через контакт RXi включает реле дистанционного управления ТХ, б.тагодаря чему двигатель 31 начинает врашаться в направлении, при котором барабан 9 Врашается но часовой стрелке, а с другой стороны контакт RX-2 включает электромагнит EL, которым вводит в работу муфту 23 (см.

фиг. 7).

Вал 30 (см. фиг. 3) двигателя 31 через конические шестерни 29, вал 28, конические шестерни 27 (см. фиг. 7), вал 26, червяк 25, колесо 24 и муфту 23 приводит во вращение

вал 22 и червяк 21. Последний передает вращение колесу 20 (см. фиг. 2) вместе с барабаном 9 по часовой стрелке, как показано на фиг. 4, один шаг на каждый оборот вала 22. В конце каждого оборота вала 22 диск 33 EL остается под напряжением через контакт RX реле RX. Когда участок 40 кулачка 55 войдет в соп.рикосновение с переключателем 361, как показано на фиг. 5, этот переключатель переместнтся в промелсуточное положение, благодаря чему контакт 36 X разомкнется, и реле RX обесточится. Тогда контакты RX и RX разомкнутся, однако и реле дистанционного управления ТХ, и электромагнит EL останутся лод напряжением через соответствующую цепь удержания катушки. В тот момент, когда вырез на диске .35 разомкнет контакт 32, электромагнит EL (см. фиг. 4) обесточ.ится н отключит муфту 23 (см. фиг. 7). Поэтому барабан точно остановится, когда выбранный инструмент 141 (см. фиг. 5) совпадет с осью шпинделя 7 (см. фиг. 2), в то время как двигатель 31 продолжает вращаться для управлен-ия последующими фазами цикла. Наоборот, предположим, что режущий инструмент 14 А (см. фиг. 4) располол ен на одиой оси со шпинделем и что контакт 34 Д замкнут. При этом цепь 41 включена через переключатель 36Д и включено реле RY. Тогда контакт RY-i включит реле дистанционного управления ТУ, благодаря чему двигатель 5) начнет вращаться в противоположную сторону, тогда как контакт RY-2 включиг электромагнит EL, как было описано выше. Барабан 9 теперь вращается против часовой стрелки, и, когда участок 40 кулачка 38 выйдет из контакта с переключателем 6Д, этот последний войдет в соприкосновение с участком 40 кулачка 38 и передвинется в промежуточное пололсение, благодаря чему реле RY обесточится. Затем, когда вал 22 (см. фпг. 2) совершит оборот, диск 33 откроет контакт 32, что приведет к остановке барабана, в то время как двигатель 31 будет продолжать вращаться описанным выше способом. При остановке барабана 9 муфта включится известным способом, и диск 43 через червяк 25 (см. фиг. 6), колесо 42 и муфту повериется на 180° в любом из двух направлений в зависимости от выбранного ранее направления вращения двигателя 5/. Эксцентричная канавка 44 на диске 43 через ролик 45 и ось 46 передвинет ползун 47 вниз на величину, равную эксцентриситету канавТогда ось 46 (см. фиг. 2) передвинет вниз втулку 49 вместе со щпинделем 7. Этот последний охватит коническим отверстием 90 участок 89 патрона 13, в то время как два выступа 72 войдут в пазы 73. С другой стороны стержень 93 переместится вместе со щпинделем 7 под действием собственного веса, упираясь в резьбовое отверстие 91 патрона 13. Ползун 47 в конце своего хода известным способом приведет во вращение вспомогательный двигатель 99 (см. фиг. 3) в такое направление, чтобы стержень 93 ввернулся в отверстие 91 патрона 13. Когда переходник 94 стержня 93 упрется в буртик 95, щпиндель 7 уцрется в патрон 13. При этом момент двигателя 99 (см. фиг. 2) возрастет, и двигатель отключится обычным способом. С этого момента к электромагниту 87 подается напряжение, и якорь 86 через фланец 55 переместит кулачок 76 влево. Последний через его зубчатый торец 78 (см. фиг. 8), две шестерни 80 и зубчатый торец 79 переместит кулачок 77 вправо, благодаря чему патрон 13 освободится. Одновременно электромагнит /(5 (см. фиг. 3) окажется под напряжением и опустит якорь 105. При это,м рычаг 102 повериется по часовой стрелке и поднимет втулку 97, которая при этом выйдет из за;цепления с участком 96 стержня 93. Ползун 47 (см. фиг. 2), находясь в нилснем полол ении, через пружину 113 передвинет ползун /// вниз, до те.х пор пока ступенчатый участок 110 не достигнет ступенек барабана 107. Ползун 111, таким образом, совершит ход согласно угловому положению, в которое был установлен барабан 107. Обратный ход ползуна /// (см. фиг. 7) через колесо 117, шестерню 118, вал 119, рычаг 120 и палец 121 передается юолзуну 123, который управляет устройством изменения скорости 64 в соответствии с Подачей, определяемой и:нструментом 14. В это Время двигатель 31 (см. фиг. 3) вращается в направлении, определяемом инструментом 14, и через устройство для изменеиия скорости 71, которое было автоматически известным способом переключено, вращает зубчатое колесо 69 влгесте с втул1кой 68. Эта последняя приводит во вращение щпипдель вместе с инструментом 14, прикрепленным к нему 1через стержень 93. Одновременно через устройство для изменения скорости 64 (см. фит. 7) И шестерню 63 1втулка 49 перемещается В1ни:з вместе со шплшделем 7. Инструмент 14 остается в работе и отводится в исходное положение под контролем позиционного Измерительного трансформатора 57 (см. фпг. 3) юпособом, известным под названием per se. Когда шпиндель 7 воз1Вращается вертикально в шервоначальное положение, два устройства изменения скорости 64 и 81 отключены, так как электромагнит 87 обесточен. Тогда пружина 88 освобол дает якорь 86, и кулачки 76 н 77 захватывают шпиндель (патрон) 13, IB то время как шпиндель 7 все еще продолжает вращаться по инерции. Кулачки 76 и 77 полпостью захватывают патрон / только тогда, когда патрон 3 достигнег углового положения, в котором павы 74 и 75 совпадут ic кулачками 76 и 77, как показано на фит. 2. Следопательно, каждый инструмент 14 закреплен на барабане 9 всегда в одном и ТОМ же угловом положевии. Затем электромагнит 106 обесточивается, и пружина 104 поворачивает рычаг 102 против часовой стрел1ки в положение, показанное а фиг. 3. Тогда рычаг 102 возвращает втул9ку 106 в нижнее положение, где в нее входит гра«еный участок 96 стержня 93. Двигатель 99 запускается и вращается в направлении, при котором стержень 93 вывертывается из резьбового отверстия 31 па-5 тр01на 13. Наконец, муфта 5 включается и поворачивает диск 43 -на 180° и возвращает ползун 47 в его верхнее толожевие. 3атем ось 46 возвращает (ползун /// в верхнее положение, тогда каК .пружи-на 5/ через цель 55,10 ползун 55 .и шестерню 54 возвращает втулку 49 в (верхнее положение 1вместе со щ.пинделем 7, таким образом заканчивая рабочий цикл выбранного инструмента У . Для некоторых режущих инструментов не-15 обходимо 1контролируемое перемещение шпинделя 7 (только во время его хода вниз для, например, 14Д и 14С или во (время обоих ходов для, например,Метчиков 14 А, 14 С). Чтобы изменить программу работы в соответ-20 ствии с выбранным инструментом так, чтобы иметь или не наметь контролируемое -перемещение ш1Пинделя 7 во время его обратного хода, ступенчатый 1барабан 107 онабжен двумя похожими ступенчатыми участками 124 и25 125, предназначенными для установки в рабочее положение вращением рукоятки 108 в соответствующем направлении, причем участок 124 относится « сверлам, а участок 125- к метчикам. Кроме того, барабан 107 снаб-30 жен кулач1ком 126, предназначенным для включения переключателя 127, укрепленного на раме 17, только тогда, когда барабан 107 установлен таким образом, что в рабочем по10ложении находится участок 125. Тогда выключатель 127 замьжает цепь, вызывая перемещеиие штииделя 7 вверх через устройство для регули1р01вания скорости по способу, известному «ак per se. Предмет изобретения 1. Ав томатичеокая револьверная головка металлорежущего ставка с вращающимся в двух направлениях источником мощности, магазином, в котором в заранее определенном положении устано влены режущие инструменты, подаваемые в рабочее положение из указанного магазина прн помощи элементов контроля и выбора, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени на замену инструмента, элементы контроля, закрепленные соосно с элементами выбора, установлены в противоположном по отнощению к ннструментам порядке. 2. Головка по ;п. 1, отличающаяся тем, что на магазине закреплен кулачо,к, выполненный в виде полуокружности с двумя участками, один из которых взаимодействует с половиной без одного элементов контроля, другой с одним элементом контроля, соответствующим рабочему положению инструмента, причем элемент контроля, соединенный с элементом выбора, включает соответствующий источник мощности так, чтобы вращать магазин в ту или другую сторону для подачи инструмента в рабочее положение по кратчайшему пути. ВО 9 5 27 26 25 6