Стенд для испытания шпиндельной бабки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTQPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1f(i f г1< я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTkPblTHA (21) 3901 959/25-08 (22) 28. 05, 85 (46) 30.10.86. Бюл. 9 40 (71) Ульяновское головное специальное конструкторское бюро тяжелых и фрезерных станков (72) А.В.Кучерявый, P.À.Ñåéôóëëèí, Г.Б.Сучков и В.Ф.Кузнецов (53) 621.833(088.8) (56) Методические рекомендации

MP-040-46-82, Оборудование для сборочных и испытательных работ в станкостроительном производстве. Выпуск 1, М., 1983, с. 69-71.

„„SU„„1266679 А 1 (дд 4 В 23 С 9/00, G О! М 19!00 (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ШПИНДЕЛЬНОИ

БАБКИ (57) Изобретение относится к области станкостроения и предназначено для испытания фрезерно-расточных бабок большой мощности, применяемых в станках. с ЧПУ, а также для экспериментальных исследований и доводки новых конструктивных решений при создании современных фрезерно-расточных бабок для станков с ЧПУ. Цель иэобретения— расширение технологических воэможностей за счет обеспечения комплексной проверки устройств, механизмов

1266679 и накладочных узлов, устанавливаемых на фрезерно-расточных бабках большой мощности на станках с ЧПУ при их функциональном взаимодействии. Устройство содержит установленные на станине стол и стойку 6, которая несет на себе сани 7 с ползуном-имитатором 15, который имитирует ползун шпиндельной бабки со станка с ЧПУ, имеет одинаковое с ним сечение, но укороченную длину. В ползуне могут размещаться механизмы, узлы и устройства, подлежащие испытаниям. В ползун-имитатор 15 вмонтированы привод вращения шпинделя 16, шпиндель 25 в сборе с механизмом 26 зажима инстИзобретение относится к станко,строению и может быть использовано для испытания фрезерно-расточных бабок большой мощности, установленных на станках с ЧПУ, а также для экспериментальных исследований и доводки новых конструктивных решений при создании современных фрезерно-расточных бабок для станков с ЧПУ. 10

Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет обеспечения комплексной проверки устройств, механизмов и накладных узлов, устанавливаемых на фрезерно-расточ- 15 ных бабках большой мощности на станках с ЧПУ, при их функциональном взаимодействии.

На фиг. 1 схематически представлен испытываемый стенд, общий вид; на фиг, 2 — то же, вид сверху,", на фиг. 3 — вид А на фиг. 1; на фиг.4 кинематическая схема стенда; на фиг. 5 — разрез Б-Б на фиг. 4.

Стенд состоит из станины 1., на которой установлены стол 2, станции 3 смазки, станция 4 гидравлики, шкафы 5 электрооборудования, стойка 6, на вертикальных направляющих которой установлены сани 7. Внутри 30 саней 7 смонтирован гидроцилиндр 8, шток 9 которого закреплен на стойке 6.

На боковой стенке стойки 6 установлены бесконтактные конечные выключарумента, устройство 28 для охлаждения подшипников устройства 29 регулировки положения оси шпинделя, пружинно-гидравлические зажимы 30 для крепления накладных узлов 13 и механизм ориентации и отжима 47. На столе предусмотрена тележка для транспортировки сменных накладных узлов.

Стенд снабжен гидро- и электрооборудованием и пультом управления, с помощью которых проверяется работа и надежность всех встроенных механизмов как в отдельности, так и при их функциональном взаимодействии с последующими доводкой и подналадкой.

5 ил.

2 тели: 10 — для ограничения перемещения саней 7 в крайнем верхнем положении, 11 — в нижнем положении и

12 — для остановки саней в позиции смены накладных узлов, в данном случае фрезерно-расточной головки 13.

Указанные конечные выключатели взаимодействуют с упором 14, закрепленным на санях 7. На передней плоскости саней 7 закреплен неподвижно ползун-имитатор 15, имитирующий ползун шпиндельной бабки, имеющий одинаковое с ним поперечное сечение, но меньшую общую длину, которая выбирается такой, чтобы в нем разместились все узлы, механизмы и устройства из шпиндельной бабки, подлежащие испытаниям и имеющие одинаковую конструкцию и размеры для всех типоразмеров ползунов.

На верхнем торце корпуса ползуна 15 установлен привод вращения шпинделя 16, содержащий электродвигатель 17, упругую муфту 18, шестерни 19 и 20 на валах и шестерню 21, посаженную на втулку 22, смонтированную в подшипниках качения. Втулка 22 на выходных концах имеет муфты 23 и 24 для соединения с испытуе1 мыми узлами. В центральное отверстие ползуна 15 встроен на двух опорах шпиндель 25 в сборе, содержащий механизм 26 зажима инструмента О, выполненный в виде пакета тарельча1266679

Устройство работает следующим образом.

Механизмы и устройства, подвергающиеся испытаниям, встраиваются в ползун-имитатор 15 в определенной последовательности. В центральное отверстие ползуна 15 устанавливается шпиндель 25 в сборе с механизмом 26 затых пружин 27, тяги и цанги. В корпусе ползуна 15 в области расположения передней и задней опор шпинделя смонтировано устройство 28 для охлаждения подшипников, выполненное в виде рубашек с винтовыми канавками для циркуляции охлаждающей среды. В области задней опоры шпинделя располагаются соосно четыре устройства 29 регулировки положения !0 оси шпинделя. На переднем торце ползуна 15 предусмотрено четыре отверстия, в которых встроены пружиногидравлические зажимы 30 для крепления накладных узлов 13. Кажщлй за- f5 жим 30 содержит гидроцилиндр, на штоке поршня которого установлены пакет тарельчатых пружин 31 и шестерня 32, зацепляющаяся с рейкой 33, жестко связанной со штоком поршня 20 гидроцилиндра 34, предназначенного для поворота захвата 35, взаимодействующего с Т-образным пазом фрезерно-расточной головки 13.

На торец ползуна 15 могут устанав-25 ливаться различные накладные сменные узлы, например угловые головки, удлинители, ускорительные и сверлильные головки и др ° (не показаны), которые имеют одинаковые присоедини- щ0 тельные элементы, аналогичные фрезерно-расточной головке 13.

Каждый накладной узел содержит оправку 36, соединяющуюся со шпинделем 25 и взаимодействующую с механиз-З5 мом 26 зажима инструмента, одну пару конических шестерен и шпиндель 37, внутри которого смонтирован механизм 38 зажима инструмента, включающий пакет тарельчатых пружин 39 и тягу. На заднем торце фрезерно-расточной головки 13 смонтирован гидроцилиндр 40 механизма отжима инструмента в головке. В каждом накладном. узле, предусматривающем автоматичес- 45 кую смену инструмента, имеется быстроразьемное устройство (не показано), которое подсоединяет гидроцилиндр 40 к гидросистеме стенда. В нижней части ползуна 15 на боковых стенках установлены оппозитно две планки 41, имеющие конусные вырезы, взаимодействующие с двумя фиксаторами 42, закрепленными на головке !3, а на лицевой поверхности ползуна - бесконтактный конечный выключатель 43, взаимодействующий с упором 44, установленным на головке 13. Фрезерно-расточная головка 13, как и другие сменные узлы, устанавливается на тележку 45, которая может перемещаться вручную по направляющим стола 2 и фиксироваться в позиции смены накладных узлов с помощью убирающегося упора 46.

На верхней плоскости корпуса привода вращения шпинделя 16 соосно шпинделю 25 установлен механизм 47 ориентации и отжима, содержащий отдельный корпус, в котором смонтировано зубчатое колесо 48, взаимодействующее с фиксатором 49, закрепленным на штоке 50 гидроцилиндра 51. На дру гом конце штока 50 закреплен кулачок 52, взаимодействующий с бесконтактными конечными выключателями (БВК) 53 и 54, предназначенными для блокировки исключающих друг друга движений при управлении работой стенда. Для угловой ориентации шпинделя предусмотрены следующие БВК: 55 — для поворота накладного узла на 360 (О ); 56 — для поворота на 90 ; 57 для поворота на 180 и 58 — для поворота на 270, с которыми взаимодействует упор 59, закрепленный на зубчатом колесе 48.

Механизм 47 ориентации и отжима инструмента состоит иэ двух гидроцилиндров 60 и 61. Гидроцилиндр 60 имеет небольшой диаметр и предназначен для отжима оправки 36 и удержания ее, а вместе с ней и накладного узла 13 на .захватах- 35 при повороте последнего на 90 — 360 . Гидроцилиндр 61 имеет большой диаметр и предназначен для полного отжима инструментов или накладных узлов при их смене. В последнем случае работа ют оба гидроцилиндра одновременно,. при этом усилие отжима передается через шток 62 толкателю 63, проходящему сквозь зубчатое колесо 48 и втулку 22, который вторым концом воздействует на пакет тарельчатых пружин механизма 26 зажима инструмента. Управление стендом осуществляется с помощью пульта управления (не показан).

1266679 жима инструмента и к нему подводятся трубопроводы смазки и гидравлики с помощью быстроразъемных соединений (не показаны). В отверстиях, расположенных на торце ползуна 15,, монтируются четыре механизма 30 зажима накладных узлов в сборе с последую— щим подсоединением трубопровода гидравлики. На корпус привода вращения шпинделя 16 ус-.àíàâëèâàåòñÿ меха- 10 низм 47 ориентации и отжима и к нему подсоединяются трубопроводы гидравлики и электроподводы к конечным выключателям 53 — 58.

Фрезерно-расточная головка 13 15 устанавливается на тележку 45, находящуюся в крайнем правом положении.

Ползун перемещают в крайнее нижнее положение да срабатывания конечно. го выключателя 11. По завершению монтажных работ осуществляется проверка норм точности шпинделя с помощью индикаторов и производится переориентация оси шпинделя с помощью компенсаторов, входящих а устройство 29 гулировки положения оси шпинделя, которое позволяет без демонтажа шпинделя и выполнения шабровочных работ добиться необходимой точности положе- ния его оси. При этом проверяется надежность самого устройства„

Проверяется работа устройства 28 охлаждения опор подшипников ° Вклю— чается двигатель 17 и при помощи шес,терен 19 — 21 и муфты 23 приводится во вращение шпиндель 25.. Осуществляется его обкатка на холостом ходу, пока подшипники шпинделя 25 не нагреются до определенной температуры.

Затем включаются станция 3 и система

40 охлаждения. Охлаждающая среда подается к опорам шпинделя и циркулирует по каналам рубашек устройства 28 охлаждения. В процессе испытания устройства 28 охлаждения производятся

p$ замеры температуры нагрева подшипниковых опор и деформации шпинделя 25 при охлаждении поочередно верхней, нижней, обеих опор одновременна, а также без охлаждения. По окончании испытания двигатель 17 привода вращения шпинделя отключается.

Проверяется работа механизма 26 и зажима инструмента. Определяются силовые характеристики и устанавливает- 5 ся необходимый предварительный натяг пакета пружин 27, обеспечивающий заданное усилие зажима, Испытание на надежность осуществляется путем многократного повторения циклов "3aжим-Отжим" инструмента (до 100000 раз), причем отжим выполняется с помощью гидроцилиндров 60 и 61 при полном ходе штока 62 и толкателя 63.

Проверяется работа механизма 47 ориентации и отжима. В штоковую полость гидроцилиндра 8 подается масло, и ползун 15 перемещается в крайнее верхнее положение до срабатывания бесконтактного конечного выключателя (БВК) 10 при его взаимодействии с упором 14, закрепленным на санях 7.

Включается электродвигатель 17, и шпиндель 25 поворачивается в "нулевое" положение, при котором осуществляется смена инструмента в шпйнделе.

Упор 59, взаимодействуя с BBK 55, отключает электродвигатель 17, завершается грубая ориентация шпинделя, В гидроцилиндр 51, в левую полость, подается масла, шток 50 перемещается

;вправо, фиксатор 49 доворачивает зуб чатое колесо 48 и фиксирует угловое положение шпинделя 25, обеспечивая этим его точную ориентацию. БВК 54, взаимодействуя с кулачком 52, блокирует включение электродвигателя 17.

Масло под давлением подается в поршневые полости гицроцилиндров 60 и 61,, их поршни перемещаются вниз, шток 62 воздействует на толкатель 63, который сжимает пакет тарельчатых пружин 27 механизма 26 зажима инструмента. Цанга раскрывается, и оправка 36 отжи= мается, чтобы осуществить замену инструмента или инструментальной головки. Если масло подается в штоковые полости гидроцилиндров 60 и 61, поршни перемещаются вверх, шток 62 освобождает толкатель 63, тарельчатые пружины 27 механизма 26 распрямляются, и инструментальная оправка 36 зажимается.

Чтобы изменить угловое положение шпинделя 25, левую полость гидроцилиндра 51 соединяют со сливом, пружина перемещает шток 50 влево, и фиксатор 49 освобождает зубчатое колесо 48, Кулачок 52 взаимодействует. с БВК 53, снимая блокировку с элект,родвигателя 17, который включается и поворачивает шпиндель 25 на 90, БВК 56, взаимодействуя с упором 59, отключает электродвигатель 17, масло под давлением поступает в левую полость гидроцилиндра 51, фиксатор 49

1266679 доворачивает и фиксирует зубчатое колесо 48, обеспечивая точную ориентацию шпинделя, и т.д. Все последующие циклы поворота шпинделя 25 на

180, 270 и 360 осуществляются аналогично указанному. Четкость работы механизмов поворота шпинделя 25 и достигаемая при этом точность его ориентации обеспечивают на станке обработку различных граней и сторон 10 обрабатываемого изделия с помощью накладных узлов.

При неполадках или рассогласовании испытуемых механизмов при их функциональном взаимодействии выпол- 15 няется подналадка. Управление циклом может производиться как вручную от кнопок на пульте, так и в автоматическом режиме.

11роверяется работа механизма зажима накладных узлов.

Тележка 45 перемещается в позицию смены и фиксируется упором 46. В этом положении ось фрезерно-расточной ro- 2g ловки 13 совпацает с осью шпинделя 25 ползуна l5. Последний перемещается вниз и при срабатывании БВК 12 останавливается в позиции смены накладных узлов. Срабатывают гидроцилиндры 60 и 61, пакет пружин 27 механизма 26 зажима инструмента сжимается, цанга раскрывается. Хвостовик оправки 36, вмонтированной во фреэернорасточную головку 13, находящуюся на тележке 45, вводится в конусное отверстие шпинделя 25, причем шпонки, расположенные на торце шпинделя 25, сориентированы относительно пазов на оправке 36. Гидроцилиндр 61 отключается, пакет пружин 27 механизма 26

40 зажима распрямляется, цанга сжимается, захватывая оправку 36, втягивает ее в отверстие шпинделя 25, а вместе с ней понимает и фрезерно-расточную головку 13. При этом шпонки шпин45 деля 25 входят в пазы оправки 36, захваты 35 — в Т-образные пазы, предусмотренные на фрезерно-расточной головке 13 (не показаны), а фиксаторы 42, закрепленные на головке 13, входят в конусные вырезы планок 41, оппозитно расположенные на ползуне 15. Упор 44 взаимодействует с БВК 43. Включаются гидроцилиндры 34, связанные через рейку 33, закрепленную на штоке, с шестерней 32, установленной на штоке гидроцилиндра пружинно-гидравлического зажима 30. Шестерня 32 поворачивается, а вместе с ней и захваты 35 по,ворачиваются в Т-образном пазу. Сра батывают пружинно-гидравлические зажимы 30, пакет тарельчатых пру— ,жин 31 распрямляется и захваты 35 всех четырех механизмов зажима 30, перемещаясь вверх, зажимают фрезернорасточную головку 13 на торце полэуна 15.

В штоковую полость гидроцилиндра 8 подается масло, сани 7 с ползуном 15 перемещаются в крайнее верхнее положение и останавливаются при срабатывании БВК i О.

Для отжима головки 13 с целью поворота ее на 90 — 360 масло под давлением подается в поршневую полость гидроцилиндра механизмов зажима 30, пакеты пружин 31 сжимаются, захваты 35 с помощью рейки 33, связанной со штоком поршня гидроцилиндра 34, поворачиваются и освобождают

Т-образный паэ головки (3. Одновременно масло подается в поршневую полость гидроцилиндра, пакет пружин 27 механизма 26 зажима сжимается, головка 13 опускается на величину, нри которой фикса.оры 42 выходят из пазов в планках 41, и повисает, удерживаясь с помощью оправки 36, хвостовик которой схвачен лепестками цанги механизма ?б зажима. Упор 44 отходит от БВК 43, включается электродвигатель 17, шпиндель 25 вместе с головкой 13 поворачивается на 90 (180, 270 ), и электродвигатель отключается при срабатывании БВК 56 (57, 58).

Включается гидроцилиндр 51, фиксатор 49 доворачивается и фиксирует . зубчатое колесо 48, масло под давлением подается в штоковую полость гидроцилиндра 60, и головка 13 подтягивается к торцу полэуна 15. Гидроцилиндры отключаются, и с помощью пакетов пружин 31 осуществляется зажим головки 13. После этого гидроцилиндр 51 отключается, и зубчатое колесо 48 расфиксируется.

Отработка цикла замены одного накладного узла другим выполняется следующим образом. Сани 7 перемещаются в позицию смены до контакта с БВК 12 и останавливаются. Масло подается в гидроцилиндры, пакет тарельчатых пружин 31 сжимается, и захваты 35 отпускают головку 13. Включается гидроцилиндр 60, головка 13

1266679

10 узлов.

9 повисает на оправке 36, срабатывают гидроцилиндры 34, штоки с захватами 35 поворачиваются, получая воэможность свободного выхода из Т-образного паза. Следом включается гидроцилиндр 61, цанга раскрывается, и происходит отжим оправки 36. При этом головка 13 перемещается вниз, опускается на тележку 45, а сани 7 с ползуном 15 перемещаются в крайнее верх- 10 нее положение до контакта с БВК 10 и останавливаются. Упор 46 убирается, тележка 45 с накладным узлом перемещается в крайнее правое положение, на Нее укладывается другой накладной 15 узел, и установка нового накладного узла на ползун осуществляется в порядке обратном указанному. Проверка механизма зажима узлов на надежность и долговечность осуществляется много- 20 кратным повторением цикла "Отжим-Зажим-Поворот" на одном или на нескольких сменных узлах .

Все укаэанные проверки механизмов и узлов осуществляются на стенде ком-25 плексно при их функциональном взаимодействии и в случае необходимости узлы подвергаются доводке и отладке.

Затем они демонтируются и передаются для сборки станка, а стенд загружаетtsr новым комплектом испытуемых

Формула изобретения

Стенд для испытания шпиндельной бабки, содержащий установленный на станине стол, стойку, привод вращения испытываемого шпинделя и гидроэлектрооборудование, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, стенд снабжен санями и закрепленным на них ползуном для размещения в нем испытываемых механизмов и узлов с сохранением их кинематических связей, причем сани и ползун установлены с воэможностью вертикального перемещения по стойке.

1266679

УидА

Составитель М. Кольбич

ТехреИЛ. Сердюкова Корректор С. Шекмар

Редактор С.Лисина

Заказ 5707/11 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4