Токарный автомат Советский патент 1980 года по МПК B23B47/22 

1

Изобретение относится к токарным, патронным, одношииндельным автоматическим станкам с приводами исполнительных органов от среды под давлением.

Известен токарный автомат для обработки внутренних и торцевых поверхностей тел вращения, содержащий шпиндель, автооператор для загрузки заготовок, устройство для их зажима, отводяпдай лоток, выталкиватель, а также инструментальную головку с резцовым блоком, подвижным вдоль оси щпицделя по накладным направляющим консольного кронштейна автомата и связанным для его круговой подачи с зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с двумя рейками, закрепленными на штоках приводных гидроцилиндров 1.

Автооператор, зажимное устройство, отводящий лоток, инструментальная головка приводятся в действие средой под давлением и управля отся с помощью известных средств.

Для управления круговым движением резцового блока использован принцип, при котором резцовый блок постоянно находится под действием двух сил встречных направлений, - в прототипе это рейка, связанная с двумя цилиндрами, один из них нагружен постоянной силой (сжатым воздухом), а другой - переменной - гидроцилиндром. Такая связь обеспечивает постоянство направления натяга в кинематической цепи резцового блока. Когда переменная составляющая больше постоянной,

5 идет рабочий ход резцового блока, меньше - холостой ход.

Недостатки известного автомата - сложность системы автоматического управления, высокая металлоемкость, значительные габариты, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках автомата.

Цель изобретения - упрощение конструкции автомата и системы автоматического уиравления.

Цель достигается тем, что и осевое перемещеиие инструментальной головки, и поворот резцового блока, а также рабочая

20 подача осуществляется от одного гидроцилиндра трехцилиидровой гидросистемы, работающей в два автоматических полуцикла. Для этого щток силового цилиндра жестко связан с инструментальной головкой,, а корпус кинематически - с резцовым блоком, при этом корпус гидрорегулятора рабочей подачи в виде одноштокового гидроцилпидра жестко связан с корпусом силового цилиндра, щток связан жестко с

30 бабкой, а его щтоковая полость каналом связана с безштоковой полосотыо силового цилиндра. На фиг. 1 предлагаемый автомат, общий вид; на фиг. 2 - вид сбоку на фиг. 1; иа фиг. 3 - объемная гидрокинематнческая схема автомата; иа фиг. 4 - плоская гидрокинематическая схема стайка с кинематикой привода инструментальной головки в положении, предшествующем ускоренному ввбду ее в рабочзю зону; на фиг, 5 - инструментальная головка с приводом, исполнительные органы находятся в положении конца ускоренного хода; и а фиг. 6 - то же, в положении конца рабочей иодачи. Автомат (фиг. 1, 2) состоит из трех основных блоков: рабочий блок 1, несущий все основные и вспомогательные органы станка с приводами, тумбу 2, являющуюся основанием для установки рабочего блока, над рабочим блоком иомеи1,ен шкаф 3 с электрооборудоваиием, а также транспортная магистраль 4 заготовок. Основу рабочего блока 1 составляет корпус шпиндельной бабки 5 со шпинделем б, несущем зажимное устройство с приводом от вращающегося пневмоцилиидра 7, связанного с приводным шкивом 8, установленным консольно на заднем конце шпинделя. В проушинах бабки 5 неподвижно установлены две цилиндрические штанги 9, выполияющие функции иаиравляющих для инструментальной головки 10. В развале проушин бабки 5 (фиг. 3, 4) установлен автооператор 11 с силовым гидроцилиидром 12 и механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения штока цилиндра в движения автооиератора. На передпем торце бабки 5 установлено устройство 13 выталкивания заготовки, охватывающее передний конец шпинделя 6. Исполнительный орган устройства 13 под действием силового цилиндра, рейки зубчатого венца и винтового паза 14 совершает винтовые перемещения. На ииструментальной головке 10 (фиг. 3, 4) смоитироваи поворотный резцовый блок 15, связанный .через зубчатый венец с двумя рейками: рабочего хода 15 и холостого 17. Рейка 17 холостого хода нагружена силой в сторону холостого хода резцового блока, например пневмоцилиндром 18. Рейка 16 рабочего хода, иол-тещеиная в пазу инструментальной головки 10, постоянно контактирует или с направляющей 19, жестко связанной с бабкой 5, или с ведомым клином 20, помещенным в пазу направляющей 19. Ведущий клиновой элемент 21, корпус силового цилиндра 22, корпус цилиндра 23 регулятора рабочей подачи связаны жестко в единый блок, перемещающийся в осевом направлении но штанге 9. Штоковая полость цилиндра 23 и безштоковая цилиндра 22 связаны каналом, а обе полости цилиндра 23 между собой сообщены двумя параллельными гидролиниями, в одной из которых установлен регулируемый дроссель 24, а в другой - обратный клапан 25. В тумбе 2 автомата помещена гидростанция 26 с распределителем 27 гидросистемы и распределителем 28 системы пневмозажима. На боковой стенке тумбы 2 смонтирован электродвигатель 29 привода главного движения, связанный клиноременной передачей со щкивом 8 шпинделя (фиг. 3,4). Общее представление о взаимосвязях инструментальной головки, ее привода и связь с общей гидросистемой автомата дается в плоском изображении на фиг. 4. Гидроцилиндр 22 привода. инструментальной головки 10 для работы в автоматическом цикле автомата имеет связь через три каиала с гидроцилиидрами 12 и распределителем 27. Пространственное иоложение основных механических узлов автомата, их связи с гидросистемой и размещеиие инструментальной головки, ее жесткие связи даются на фиг. 3. Инструментальная головка автомата имеет элемент, дающий сигиал в гидросистему автомата через нутевой переключатель 31. Автомат работает следующим образом. Работа инструмеитальной головки осуществляется в два автоматических полуцикла, каждый из которых оиределяется заданной последовательностью срабатывания трех цилиидров гидросистемы автомата. По заверщению срабатывания полуциклов инструментальная головка нрииимает статическое состояиие. Один из полуциклов закаичивается обработкой заготовки (фиг. 6). Резцовый блок 15 занимает крайнее рабочее положение, иоршепь цилиидра 18 - исходиое положеиие. Клин 20 частично вводится в паз инструмеитальной головки 10, клиновой элемент 21, совместно с корпусом цилиндра 22, занимает правое положеиие. Инструментальная головка 10 находится на жестком уиор.е 32. Устройство 13 выталкива1.ия - в исходном положении, автооператор 11- в исходном. Сигпал об окончании полуцикла осуществляется инструментальной головкой в конце рабочего хода через конечный переключатель 33 и командоанпарат передается на реверс среды под давлением гидросистемы и п 1евмозажима. При этом нагнетающая магистраль подключается к безштоковой полости цилиндра 22 инструментальной головки 10, а сливная - к безштоковой полости цилиидра 12 автооператора 11. Масло одповремепно создает давление как иа цилиндр 22 влево (по чертежу), так и иа поршеиь иаправо. Но поршень жестко связан с инструментальной головкой 10, а клин 20 находится одновременно и в пазу нанравляющей 19, связанной жестко с бабкой 5, и в пазу инструментальной головки 10, что исключает осевое перемещение поршня цилиндра 22. Следовательно, может перемещаться только корпус ци.линдра 22 и связанный с ним корпус регу.лятора рабочей подачи.

Корпус цилиндра 22 перемещается влево, а вместе с ним в ту же сторону и свя.занный с ним клин 21. Под действием сжатого воздуха цилиндра 18 рейка 17 поворачивает резцовый блок против часовой стрелки, осуществляя вывод резцов из рабочей зоны. Рейка 16 при этом выталкивает клиновой элемент 20 из паза инструментальной головки 10. При завершении этого процесса клин 20 полностью вводится в паз направляющей 19. При этом резцовый блок 15 полностью выводит инструмент из контакта с обрабатываемым изделием и освобождает инструментальную головку 10 от жесткой связи с бабкой 5. Зажимное устройство разжимает деталь. Под действием поршня цилиндра 22 инструментальная головка 10 перемещается вправо. Крайнее его правое положение соответствует открытому поршнем каналу, связывающему нагнетающую магистраль со щтоковой полостью цилиндра 28 выталкивателя и центральный канал цилиндра 12 автооператора, перекрытого в этот момент поршнем. Среда под давлением, следовательно, может воздействовать только на норшень цилиндра 30 выталкивателя, что приводит в действие устройство 13. Обработанная деталь вь1талкивается из зажимного устройства.

Крайнее рабочее положение поршня цилиндра 30 соответствует открытому каналу, связывающему нагнетательную магистраль со щтоковой полостью цилиндра 12 автоонератора, что приводит его в движение в сторону безштоковой полости. Автооператор включился в работу. Перемещение поршня цилиндра 12 на некоторую величину подключает нагнетающую магистраль к безштоковой полости цилиндра 30 выталкивателя, что приводит к выравниванию давлений в обеих нолостях этого цилиндра - оно становится рабочим, но разность активных нлощадей со стороны щтоковой и безщтоковой полостей этого цилиндра ведет к направленному перемещению поршня в сторону щтоковой полости, а это обеспечивает возвращение устройства 13 в исходное положение. Зажимное устройство готово для приема очередной заготовки.

Поршень цилиндра 12 автооператора II продолжает перемещаться влево, подавая очередную заготовку в зажимное устройство.

Перемещением порщия цилиндра 12 автооператора в крайнее рабочее ноложение завершается полуцикл работы системы.

На фиг. 4 изображены элементы HHcfру.ментальной головки и привода в конце второго полуцикла, где блок цилиндров 22, 23 и клиновой элемент 21 - в левом крайнем положении, инструментальная толовка 10 с резцовым блоком 15 - в правом крайнем положении; рейка 16 привода резцового блока поднята вверх, рейка 17 опущена вниз, поршень цилиндра 18 - в нижнем положении.

Сигнал об окончании полуцикла от автооператора через конечный переключатель 33, командоаппарат передается на реверс среды под давлением гидросистемы и Тгневмосистемы зажима. При этом пневмосистема зажимает деталь в зажимное 5стройство, нагнетающая магистраль гидросистемы распределителем 27 подключается к безщтоковой полости цилиндра 12 автооператора, а сливная, соответственно, - к безштоковой полости цилиндра 22 инструментальной головки. Поршень цилиндра 12 автооператора неремещается в сторону исходного полол ения, перемещая и исполнительный орган автоонератора 11.

Крайнее исходное положение этого порщня соответствует открытому каналу, связывающему нагнетающую магистраль с безштоковой нолостью цилиндра 30 выталкивателя и штоковую полость цилиндра 22 инструментальной головки 10. Давление среды на поршне цилиндра 30 выталкивателя со стороны безщтоковой полости создает усилие на удержание устройства 13 в исходном положении, ибо это положение он занял в предыдущем полуцикле.

Подключение же среды под давлением к штоковой полости цилиндра 22 инструментальной головки создает усилие на неремещение корпуса цилиндра 22 вправо, а штока - влево. Перемещению штока влево препятствий нет - оно равно трению инструментальной головки по цилиндрическим нанравляющим 9, а корнусу цилиндра 22 вправо - естЬ перемещению его вправо препятствует жесткая связь с корпусом цилиндра 23 регулятора рабочей подачи. А он может перемещаться только передавливая масло из бещтоковой полости в щтоковую через дросселирующее отверстие 24.

Подключение нагнетающей магистрали к штоковой полости цилиндра 22 инструментальной- головки 10 приведет к перемещению поршня влево, а следовательно и инструментальной головки 10. Крайнее левое положение ннстрз ментальной головки, 10, ограниченное жестким упором 32, соответствует положению, когда клин 20 оказывается в зоне ведущей рейки 16, пазы их совмещены, созданы условия для перемещения корпуса цилиндра 22 вправо. Положение элементов инструментальной головки и привода изображено на фиг. 5. Корпус цилиндра 22 неремещается - перемещается и клиновой элемент 21, который взаимоДействует с клином 20 и рейкой 16 поворачивает резцовый блок 15 против часовой стрелки, при этом поршень цилиндра 18 перемещается в сторону исходного положения, осуществляется рабочая подача инструмента. Регулировка величины рабочей подачи осуществляется регулировкой величины дроссельного отверстия 34 цилиидра 23. При этом масло из безштоковой полости цилиндра 23 передавливается в штоковую полость этого цилиндра. Компенсация изменяющегося суммарного рабочего объема штоковой и безштоковой полости осуществляется связью щтоковой полости цилиндра 23 с безщтоковой полостью цилиндра 22. При реверсе среды под давлением нагнетающая магистраль одновременно с подключением к безштоковой полости цилиндра 22 инструментальной головки подключается и к штоковой полости цилиндра 23 регулятора рабочей подачи. Способствует ускоренному перемещению корпуса цилиндра 22 в исходное положение наличие обратного клапана 34, подключение нагнетающей магистрали к регулятору рабочей подачи и разность активных площадей штоковой и безштоковой полостей цилиндра 23.

Формула изобретения

1. Токарный автомат, содержащий шпиндельную бабку с приводом главного движения, зажимное устройство, инструментальную головку с поворотным резцовым блоком, автооператор и выталкиватель детали и гидрорегулятор рабочей подачи, отличающийся тем, что, с целью

упрощений Конструкциии управления, вйб ден силовой цилиндр, шток которого связан с инструментальной головкой, а корпус - с резцовым блоком, при этом безштоковая полость цилиндра связана с гидрорегулятором рабочей подачи, взаимодействующим с резцовым блоком на участке рабочей подачи.

2.Автомат по п. 1, отличающийся тем, что корпус силового цилиндра связан

с резцовым блоком через два клиновых элемента, установленных под углом друг к другу, при этом ведуи1,ий клиновой элемент закреплен на корпусе цилиндра, а ведомый клиновой элемент кинематически связан с резцовым блоком.

3.Автомат по п. 2, отличающийся тем, что бабка имеет направляющую с пазом, а инструментальная головка - паз,

при этом ведомый клиновой элемент в исходном положении размещен в пазу направляющей, а в рабочем положении - в пазу инструментальной головки.

4.Автомат по п. 1, отличающийся тем, что гидрорегулятор рабочей подачи

выполнен в виде одноштокового гидроцилиндра, шток которого связан с бабкой, корпус жестко связан с силовым цилиндром, а полости сообщены между собой двумя параллельными гидролиниями, в одной из которых установлен регулируемый дроссель, а в другой - обратный клапан.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 264107, кл. В 23 В 7/14, 1969.

JO

М/

Фиг-.

7

..yj

2/

Ч

w

зг

/ /

/ /,

f8

4

J3

r/