Сверлильная головка с автоматическим регулированием подачи Советский патент 1979 года по МПК B23B39/10 

1

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при сверлении глубоких отверстий малого диаметра.

Известны сверлильные головки с автоматическим регулированием подачи 1.

Прототипом изобретения является сверлильная головка с автоматическим регулированием подачи, содержащая гидроцилиндр перемещения пиноли и регулятор подачи. Автоматическое регулирование подачи в ней производится путем стабилизации крутящего момента, для чего в привод вращения щпинделя встроен датчик крутящего момента в виде планетарного механизма, опорное звено которого кинематически связано с регулятором подачи 2

Основной трудностью для систем стабилизации крутящего момента является создание малоинерционного недорогого и надежного датчика крутящего момента, действующего на сверло. Практика показывает, что в наибольщей степени этим требованиям удовлетворяют редукторные датчики момента.

Однако эти датчики xopoHJO работают только в релейном режиме, например, в предохранительных устройствах, подающих команды на промежуточный вывод при возрастании момента на сверле до преде.шного значения.

При работе в пропорциональном режиме, когда требуется,чтобы датчик непрерывно выдавал сигнал,пропорциональный действующему на сверло моменту, значительное влияние начинают оказывать колебания опорного звена датчика, вызываемые, в основном кинематическими погрещностями входящих в него зубчатых колес. Это требует высокой точности изготовления датчика и усложняет его использование в производственных s условиях.

Значительно проще регулировать подачу в зависимости от величины осевого усилия, действующего на сверло.

Стабилизация осевого усилия на сверло в ряде случае, особенно при сверлении без промежуточных выводов, достаточно просто достигается подачей сверла под действием постоянного груза 3. Рабочая подача в таких станках осуществляется воздействием груза в направлении подачи инструмента. Для выполнения быстрых перемещений используются дополнительные механизмы: гидро-и нневмоцилипдры и копирные устройства.

При различных положениях осей (наклонных, горизонтальных) обрабатываемы.х отверстий возникает необходимость в дополнитеоТьных узлах передачи усилия груза в направлении перемещения инструмента, что не позволяет создать универсальную автономную сверлильную головку. Гибкая связь (трос) в системе пино.чь-груз и дополнительный привод управления быстрыми ходами при промежуточных выводах инструмента ограничивают быстродействие системы, что снижает производительность обработки. Кроме того, эта система не предотвращает сверло от перегрузок по крутящему моменту.

Цель изобретения - создание сверлильной головки с гидравлическим приводом пере.мещения пиноли, в которой автоматическое регулирование подачи осуществляется путем стабилизации осевого усилия, на инструменте.

Для этого в предлагаемой головке щток гидроцилиндра снабжен щарнирно закрепленным на нем рычагом, связанным с регулятором подачи, и упруги.м элементом, соединяющим щток гидроцилиндра с пинолью.

Для ограничения минимальной подачи инструмента головка снабжена датчиком предельного положения подвижного элемента регулятора подачи.

Предлагаемая сверлильная головка может быть использована самостоятельно либо в сочетании с датчиком крутящего момента или с датчиком предельного значения крутящего момента.

На чертеже изображена предлагаемая сверлильная головка с датчиком предельного значения крутящего момента.

Гидравлический цилиндр 1 неподвижно закреплен в корпусе головки и своим щтоком 2 с помощью жестко связанной с ним планки 3 и пружины 4 соединен с установленной на подщипниках 5 качения пиноль 6. В отверстии полого штока 2 установлен корпус 7 регулятора подачи с дросселирующими отверстиями 8 и каналом 9 для отвода масла. В центральном отверстии корпуса 7 с возможностью осевого перемещения установлен золотник 10 с каналами II для отвода масла. Золотник 10 частично перекрывает дросселирующие отверстия 8. На планке 3 с возможностью поворота вокруг оси 12 установлен трехплечий рычаг 13, взаимодействующий одним плечом с торцом золотника 10, другим - через регулировочный винт И с торцом пиноли 6, а третьим плечом 15 через регулировочный винт 16 - с концевым выключателем 17. Насос 18 предназначен для подачи масла в полости гидроцилиндра 1 через распределительный золотник 19. Для пропускания

масла при быстрых ходах применен золотник 20. Золотником 20 управляют с помощью кулачка 21. направляющие которого жестко связаны со щтоком 2 планкой 22. Упор 23 предназначен для возврата кулачка 21 в исходное положение, а упор 24

для остановки кулачка 21 в процессе сверления.

Для создания необходимого давления в гидросистеме и компенсации разности расхода .масла при быстрых и рабочи.х подачах параллельно насосу 18 подк;1ючен переливной золотник 25.

В пиноли 6 установ.пен щпиндель 26 и балансирный планетарный механизм 27, связанный через щлицевой узел 28 с электродвигателем 29. Водило 30 балансирною

планетарного механиз.ма 27 установлено с возможностью поворота на некоторый угол под действием реактивного момента, величина которого пропорциональна нагрузке на сверле. Реактивный момент восприниj мается пружиной 31 через рычаг 32 водила 30. Настройка пружины 31 на заданную величину момента производится регулировочным винтом 33. Усилием пружины 31 рычаг 32 водила 30 удерживается на упоре 34 и воздействует на концевой выключа0 иель 35.

Механизм путевого управления, осуществляющий необходимый цикл обработки, содержит, кроме скользящего кулачка 21, кулачок 36 для управления работой койцевых выключателей 37 (промежуточный вывод йиноли) и 38 (исходное положение пиноли), а также кулачок 39 для управления работой концевого выключателя 40 (конец сверления). С помощью этих выключателей 0 переключают распределительный золотник 19 в левую или правую позицию.

Головка дополнительно- снабжена упорами 41 (неподвижным) и 42 (на пиноли 6) для строгого ограничения при необходимости глубины обрабатываемого отверстия.

Для быстрого отвода пиноли 6 в цепь питания левой полости гидроцилиндра 1 включен обратный клапан 43.

Сверлильная головка работает следующим образом.

Включают насос 18 и электродвигатель 29 вращения щпинделя 26. Распределительный золотник 19 переводится в правую позицию, и .масло нагнетается в правую щтоковую полость гидравлического цилиндра 1, а из левой бесщтоковой полости сливается в бак. Пиноль 6 быстро перемещается к обрабатываемой заготовке, так как масло из левой полости сливается через открытый золотник 20. Когда скользящий кулачок 21 переключает золотник 20 в нижнюю позицию, масло сливается только через дросселирующие отверстия 8, каналы 11 и 9. Пиноль 6 иеремещается со скоростью максимальной рабочей нодачи (подачи врезания), а усилие подачи от штока 2 гидроцилиндра через планку 3 и пружину 4 передается на пиноль 6. Если при сверлении усилие превыщает заданное, то пружина 4 деформируется, пиноль 6 «отстает от планки 3, а рычаг 13 поворачивается вокруг оси 1Z и перемещает золотник 10 в осевом направлении, перекрывая сечение дросселирующих отверстий 8. Рабочая подача соответственно уменьшается.

Таким образом, обработка отверстия происходит при стабилизированном усилии подачи.

При обработке отверстия крутящий мо.чент на шпинделе .26 прогрессивно возрастает, реактивный момент на водиле 30 увеличивается. Когда реактивный момент превысит величину момента, развиваемого усилием пружины 31 на длине рычага 32, водило 30 и рычаг 32 повернутся, освободив концевой выключатель 35. Последний подает на переключение распределительного золотника 19 в левую позицию. Л1асло от насоса 18 поступает через обратный клапан 43 в левую полость цилиндра 1. Пиноль быстро отводится 6 для охлаждения инструмента и выброса стружкиБыстрый отвод пиноли 6 производится и в случае, когда величина рабочей подачи уменьшилась до некоторого наперед заданного значения. В этом случае плечо 15 рычага 13 через регулировочный винт 16 нажимает на концевой выключатель 17, подающий сигнал на переключение распределительного золотника 19 в левую позицию.

Промежуточный отвод пиноли вправо происходит до момента срабатывания концевого выключателя 37. От воздействия кулачка 39 выключатель 37 вновь переключает распределительный золотник 19 в правую позицию. Пиноль 6 на быстром ходу подводит инструмент к .месту, где была прервана обработка. Скользящий кулачок 21 после переключения золотника 20 на рабочую нодачу останавливается упором 24, проскальзывает относительно щтока 2 гидроцилиндра 1, тем самым постоянно фиксируя место отвода.

Описанный выше цикл повторяется до тех пор, пока деталь не будет обработана на требуемую глубину. Конец обработки фиксируется нажатием кулачка 39 на концевой выключатель 40, который переключает распределительный золотник 19 в левую позицию. После этого пиноль 6 отводится вправо в исходное положение, фиксируемое нажатием кулачка 36 на концевой выключатель 38, а скользящий кулачок 21 фиксируется упором 23 в исходном положении.

Если необходимо строго обеспечить требуемую глубину отверстия, то обработка производится до контактирования регулируемых упоров 41 и 42. Пиноль 6 останавливается, а шток 2 продолжает перемещаться влево с прогрессивно уменьшающейся скоростью до тех пор, пока плечо 15 рычага 13 не нажмет на выключатель 17.

Пред,1агаемая сверли,1ьная головка даст возможность обрабатывать отверстия малого диаметра (до 3 мм преимущественно) практически любой длины в оптимальном режиме, более полно использовать режущие свойства инструмента, режим обработки автоматически изменяется при изменении усилия подачи в зависимости от степени

затупления инструмента, изменения фактических условий обработки: твердости заготовки, качества и геометрии заточки инструмента, степени его износа. Дополнительно контролируется влияние этих факторов

и, кроме того, степень заполнения стружечных канавок инструмента стружкой и момент трения стружки о стенки обрабатываемого отверстия измерения крутящего момента на щпинделе головки.

Исключено влияние момента трения

стружки на величину подачи инструмента, что позволяет вести обработку более производительно. Предлагаемая головка исключает поломку инструмента, так как обработка ведется при нагрузках (крутящем моменте и усилии подачи), не влияющих на его прочность.

Обработка отверстий малого диаметра на оптимальных режимах позволяет практически исключить увод инструмента в отверстии.

Конструкция головки обеспечивает единство системы управления быстрыми и рабочими ходами перемещаемой ииноли. Головка может быть использована при разнообразных положениях осей обрабатываемых отверстий - вертикальных, горизонтальных или наклонных. Головка может работать как с индивидуальным масляным насосом, так и от групповой гидростанции с применением маслонасоса или пневмогидравлики.

Формула изобретения

50

1. Сверлильная головка с автоматическим регулированием подачи, содержащая пиноль, гидроцилиндр со щтоком и регулятор подачи с подвижным элементом, оглишающаяся тем, что, с целью стабилизации осевого усилия на инструменте, шток гидроцилиндра снабжен щарнирно закрепленным на нем рычагом, связанным с ре