Автоматическая револьверная головка металлорежущего станка Советский патент 1982 года по МПК B23B29/32 

1

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в автоматизированных металлорежущих станках, преимущественно токарной группы с числовым программным управлением (ЧПУ), для автоматической смены режущего инструмента.

Известна автоматическая револьверная головка металлорежущего станка, содержащая основание, поворотный резцедержатель, привод с редуктором, выходное звено которого связано с резцедержателем посредством винтовой пары, жестко связанный с основанием фланец и механизм сцепления резцедержателя с приводом 1.

Однако известная головка недостаточно надежна в работе, что обусловлено в- основном ненадежностью механизма сцепления (стопорения), а также планетарной конструкцией редуктора.

Цель изобретения - повышение надежности работы револьверной головки.

Указанная цель достигается тем, что механизм сцепления выполнен в виде поводка, установленного в резцедержателе, и скощенного упора, жестко связанного с выходным звеном редуктора и сопряженного с гнездом, выполненном на этом звене, при этом

на торце фланца выполнен кольцевой бурт с пазами, а на поводке - выступ, предназначенный для взаимодействия с этими пазами, и косой срез, предназначенный для взаимодействия с упомянутыми скощенным упором и гнездом.

На фиг. I изображена предлагаемая револьверная головка, осевой разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 3; на фиг. 5 - вид Г на фиг. 3;

10 на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 5.

Револьверная головка включает устанавливаемое на станке основание 1, на котором базируются все остальные узлы и детали.

Основание 1 состоит из опорной плиты 2, 15 жестко скрепленного с ней (или выполненного за одно целое) стакана 3, жестко скрепленной со стаканом (или выполненной за одно целое) оси 4 и фланца 5, закрепленного на оси 4 с-помощью щпонки 6 и гайки 7.

Стакан 3 является осью вращения и на20правляющей при осевых перемещениях поворотного резцедержателя 8, несущего резцовые блоки 9. В нижней части резцедержатель 8 несет кольцевой зубчатй венец 10 с треугольными в поперечном сечении зубьями (типа «мышиный зуб). Зубчатый венец 10 в сочетании с идентичным венцом, закрепленным на опорной плите 2, образует базирующий фиксатор для точной и жесткой фиксации резцедержателя 8 на заданной позиции. В верхней части резцедержателя 8 установлен и жестко соединен с ним стакан 11.

Головка снабжена электромеханическим приводом для осевых перемещений и поворота резцедержателя.

Привод состоит из электродвигателя 12, BcjpoeHHoro в полость стакана 3, и волнового редуктора (передаточное отнощение 120), базирующегося посредством игольчатого подшипника на ось 4. Волновой редуктор представляет собой эллипсовидный в плане двухкулачковый генератор 13 волн деформации, взаимодействующий через ролики 14 с упруго гибким зубчатым венцом 15. Генератор 13 волн связан с валом двигателя 12 посредством зубчатых передач 16 и 17 (суммарное передаточное отношение 1,4).

Гибкое звено 15 взаимодействует с двумя жесткими зубчатыми венцами, один из которых - 18 - жестко закреплен на основании 1 (его элемента - стакане 3), а второй - 19 - представляет собой выходное звено волнового редуктора.

Количество зубьев венца 18 отличается от их количества на венце 19 на два зуба (при двухкулачковом генераторе волн в данном случае). Поэтому за один оборот генератора БОЛИ 13 выходное звено 19 повернется на угол, соответствующий двум щагам его зубчатого венца, что в данном случае соответствует передаточному числу i 120. Выходное звено 19 смонтировано на оси 4 посредством игольчатого подшипника и зафиксировано от осевых смещений фланцем 5 и упорным подщипником 20.

Для обеспечения осевых перемещений резцедержателя 8 при его фиксации и расфиксаций на заданной позиции головка имеет винтовую пару, гайка 21 которой жестко закреплена на резцедержателе 8, а винтом является выходное звено 19, на периферии которого выполнена винтовая нарезка (четырехзаходная, трапециедальная).

В зафиксированном на позиции положении резцедержатель 8 не имеет кинематической связи с приводом (кроме винтовой пары, которая не обеспечивает поворот резцедержателя). Поэтому для обеспечения поворота резцедержателя 8 при смене позиций головка снабжена механизмом сцепления резцедержателя с приводом.

Механизм сцепления состоит из поводка 22, взаимодействующего при повороте резцедержателя с выходным звеном 19 редуктора, и кольцевого бурта 23, выполненного на торце фланца 5.

Поводок 22 смонтирован в радиальном отверстии резцедержателя 8 с возможностью перемещения вдоль этого отверстия и подпружинен в направлении оси головки. Поводок 22 имеет направляющую часть, расположенную в отверстии резцедержателя, и заходную часть, выступающую из этого

отверстия. На заходной части поводка выполнен косой срез 24 и выступ 25, а на выходном звене 19 имеется скошенный упор 26, контур которого сопряжен с контуром выполненного здесь же гнезда 27 для западания

поводка 22.

При сцеплении резцедержателя 8 с приводом косой срез 24 на поводке 22 взаимодействует со скошенным упором 26 на звене 19. При повороте резцедержателя 8 выступ 25 взаимодействует с внутренней поверхностью бурта 23.

Бурт 23 и.меет четыре открытых снизу паза - по числу позиций головки, в которые входит поводок 22 при осевых перемещениях резцедержателя 8.

Кро.ме того, головка имеет установленный на резцедержателе 8 подпружиненный фиксатор 28, взаимодействующий поочередно с четырьмя однонаправленными упорами, закрепленными на основании 1. Этот фиксатор предназначен для предварительной

грубой фиксации резцедержателя 8 на позиции.

Управление головки осуществляется командами с ЧПУ посредством командоаппарата, состоящего из четырех герконов 29,

равномерно установленных на периферии фланца 5, и постоянного магнита 30, закрепленного на стакане 11.

Смена позиций головки включает три движения резцедержателя: подъем его на 6 мм, поворот до заданной позиции и опускание с жесткой фиксацией.

По сигналу от системы ЧПУ станка на смену позиции включается электродвигатель 12. Вращение его вала передается зубчатыми передачами 16 и 17 на генератор 13

волн деформации волнового редуктора. Звено 19 редуктора, являясь одновременно винтом винтовой пары, поднимает гайку 21 и жестко связанный с ней резцедержатель 8. При этом зубчатый венец 10 резцедержателя 8 выходит из зацепления с ответным зубчатым венцом основания 1, т. е. происходит расфиксация резцедержателя.

В начальный момент подъема резцедержатель 8 удерживается от поворота зубьями венца 10, а затем поводком 22, который в

процессе подъема входит своим выступом 25 в паз бурта 23. Для подъема резцедержателя на требуемую высоту (6 мм) винт (звено 19 редуктора) поворачивается на угол «С равный 68°.

В конце поворота упор 26 своей наклонной поверхностью набегает на косой срез 24 и втягивает поводок 22 в сопряженное с упором гнездо на звене 19 (этому способствует также пружина поводка). При этом выступ 25 поводка выходит из паза бурта 23 внутрь пространства, ограниченного этим буртом. На этом первый этап - подъем резцедержателя - закончился. Запавший в гнездо поводок 22 сцепил резцедержатель с выходным звеном 19 редуктора, в результате чего резцедержатель утратил возможность дальнейшего осевого перемещения и получил возможность поворота вместе с звеном 19 редуктора, а зубчатый венец 10 и выступ 25 вышли из зацепления соответственно из ответного венца и паза бурта 23. Поворот резцедержателя (происходит против часовой- стрелки) начинается с момента прекращения его подъема и продолжается до прихода соответствующего резцового блока 9 на заданную позицию, которой может быть не обязательно соседняя с предыдущей, а любая из трех других позиций. Поиск заданной позиции осуществляет магнит 30. Поворачиваясь вместе с резцедержателем, магнит 30 поочередно замыкает своим магнитным полем герконы 29. Если выводы геркона не подключены к цепи управления двигателем 12, то никаких последствий от замыкания геркона не происходит, поворот резцедержателя продолжается дальще. При этом предварительный фиксатор 28 «прощелкивает по упорам, взаимодействуя с ними скощенной тыльной частью. Заданная позиция определяется тем, что по сигналу от системы ЧПУ выводы геркона 29, соответствующего заданной позиции, подключаются (автоматикой) к цепи управления двигателем 12, так что эта цепь имеет разрыв только в герконе. Как только магнит 30 замкнет этот геркон, двигатель 12 реверсируется. Причем герконы 29 установлены так, что в момент реверса резцедержатель 8 оказывается в положении некоторогоперебега (на угол около 10°) относительно заданной позиции. с реверсом двигателя 12 (и, значит, всего привода) начинается обратный поворот (по часовой стрелке) резцедержателя на величину перебега до соприкосновения фиксатора 28 с упором, жестким в этом направлении вращения. Поворот резцедержателя 8 продолжаться не может (не пускает фиксатор 28), а вращение звена 19 продолжается далее, но теперь уже (после реверса) по часовой стрелке. В результате этого гайка 21, а с ней и резцедержатель 8, опускается по нарезке винта (звена 19) вниз. В момент соприкосновения фиксатора 28 с упором поводок 22 оказывается против паза бурта 23 (с его внутренней стороны) и при дальнейшем вращении звена 19 выжимается наклонной плоскостью гнезда в паз бурта 23. Тем самым резцедержатель расцепляется с приводом поворота и одновременно стопорит, ся относительно неподвижного фланца 5 стенками паза бурта 23 (впрочем, с возможностью незначительного колебания около среднего положения за счет зазора между стенками паза и поводком). При опускании резцедержателя 8 зубчатый венец 10 входит в зацепление с ответным венцом основания 1 до жесткого упора и далее поднимается с усилием до 5 т, чем достигается жесткая стабильная-фиксация резцедержателя и высокая точность его позиционирования на новой позиции. При достижении заданного усилия зажима контрольное устройство, например реле максимального тока, выключает электродви- . гатель 12. Смена позиции закончена. Положительный эффект обеспечивается при использовании данной револьверной головки за счет повышения ее надежности посредством волнового редуктора и механизма периодического сцепления соответствующего особенностям работы волнового редуктора. Формула изобретения Автоматическая револьверная головка металлорежущего станка, содержащая основание, поворотный резцедержатель, привод с редуктором, выходное звено которого связано с резцедержателем посредством винтовой пары, жестко связанный с основанием фланец и механизм сцепления резцедержателя с приводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, механизм сцепления выполнен в виде поводка, установленного в резцедержателе, и скощенного упора, жестко связанного с выходным звеном редуктора и сопряженного с гнездом, выполненным на этом звене, при этом на торце фланца выполнен кольцевой бурт с пазами, а на поводке - выступ, предназначенный для взаимодействия с этими пазами, и косой срез, предназначенный для взаимодействия с скощенным упором и гнездом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство CCCiP по заявке № 2643897/25-08, кл. В 23 В 29/32, 1978.

ZSZO 5 S

i-Y f

8

ф

/I

26

Фиг. 5

ФигА