Устройство для контроля перегрузки стержневого инструмента

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в многошпиндельных или одношпиндельных станках, работающих стержневым инструментом, и автоматических линиях из этих станков. Цель изобретения - повысить надежность, упростить конструкцию и увеличить жесткость устройства, расширить функциональные возможности. Устройство включает в себя шпиндель 1 с ведомым зубчатым колесом 6, выполненным косозубым или коническим. Шпиндель установлен в подшипниковых опорах 3, 4, 5, воспринимающих радиальные и осевые усилия и расположенных в корпусе 10 шпиндельной бабки. На корпусе 10 жестко закреплен цилиндр 11, установленный по оси шпинделя 1. Поршень 12 цилиндра 11 своим торцом через распорную втулку 14 постоянно контактирует со средней стенкой 13 шпиндельной бабки и с наружной обоймой подшипниковой опоры 5, воспринимающей осевое усилие. Осевое перемещение шпинделя 1 ограничено с одной стороны фланцем 15 с компенсатором 16, а с другой стороны торцом поршня 12. В корпусе цилиндра 11 установлен датчик 17 осевого перемещения. Осевая нагрузка, действующая на шпиндель 1 во время резания, воспринимается поршнем 12, при этом при превышении осевого усилия на шпиндель 1 от внешней осевой нагрузки на стержневой инструмент над усилием, создаваемым поршнем 12, осевое смещение шпинделя 1 и поршня 12 воспринимается датчиком 17 осевого перемещения. Для выполнения точных работ, при которых не возникают значительные внешние осевые усилия, устройство может быть выполнено так, что торец поршня постоянно контактирует только с подшипниковой опорой, воспринимающей осевое усилие. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 13 ;3 () (

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1З

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4128605, 25-08 (22) 04.10.86 (46) 23.11).89. Ьк>с!. Л(8ь н>«b<)««T()i кторск<>< ок>ро авточ>1ти. H. тв>врон, Л. ((. Г<>1)will!ояко (53) 621.952.8-7.08 (088.8) (5(>) И;,,н, фР(-,¹ 8()4(;4y,—; кьн B 28 B 3(,04, 1(68

„„SU„„1516251 А1

2 (54) ти)(-((тв ) 1!(я 1 «)1(I 1 j, I1(:1 1:(()Ó:>К(! (.т(.РЖ(1(.()>()1() 1111(.(I". .Ч 1-. t l .А (,, l I.!<>ор«т«ни«< гll<); ится к с>;>нко«1j)<)<

ii It >о и ы о. к«т i) ы кь 11<. Il <). l ьнов! < >lIlllI .IIË«.II IIblX ItËÈ <)+II<>lIIllltlt.(«С1ЬНЫ С! В! КН Х, рв<и 1н(и < ст«р кн«выч ннстр ч<. 11!ом

Il В тО ., ! I t >1««b it 3 И Н И Я >< I! < Э I I I ), «>,l Н >; < >!, H .b И.!ООР< T«НИЯ Н>ВЫСИ1b Iiil rhÍ,>« I

f516251 упростить конструкцию и увеличить жестк<)сть х стройст!3!3, расширить функциональные возможности. Устройство включает в с«оя пп!Инцеэ)ь 1 с велочым зубчатыч Колесом 6, выполи«нныч косозубыл! или коническил). 11(пи!!дель установлен в поли!Ипниковых опорах 3 i), воспринимак>ши. pd диыльнhlt и осевые усилия и расположенных в корпус«! 0 шпинде IhHQH оы6ки. (1!) корпусе 10 жестко закреплен цилиндр 11, установленный по оси шпинделя l. Порш«нь 12 ци !инлра 11 своим торцоч через распорную втулку !4 Hî ToHHHo контактиру T

«<) ср» EH«ft стенкой 13 шпиндельной бабки и с нару ж!(ой обо!!л!о>! полшипниковой olloры 5, воспринимыющей осевое усилие.

Осi вое п«ре)l«tï«nè«шпинле IH 1 огранич«но E олнои E I o f)ont>l ф.1ынц(.м 15 с комп«tl1Ьобр«т«ни«относится к сты пкостроеHHK) и мо к«т 6ыпгь использовано в ч!(огошпиндельных или олношпиндельныx станках, работающих стержневым инструментом. и автоматических линиях из этих станков.

1 1(. .I и п.(о6 р(. Tt Hn H no t3hi п1«н и (. И()л< жни(. 1 и. у ll )Oil((н !1«hnf3E".I р > кци И n E t3«. I It« fin(iK (EТКОСТ И, (! T(i krKt Р(1«Ш И Р(. НИ(. ф) ll ltlllt ()

Н(!ЛЬНЫ х 13()3)I <) >ft tt()« I (> È 3!) сч(T kOII Tp(> IH n(. рЕ Грх зки оГ кр) т)1И(«Го >1())1«нты tt нозможНо«ТИ pt I N. InpOBiif ill H li Ill tf pnhtt)< пр<. 1(, I IIõ в(,Inчины сpilái)Tt>IBBHHH Но ос«ÂÎ)1) у«ttлик).

f1<) фи!. 1 1«и <)зыно хстройство, np<)долы(ый р()зре 3,:3(!л!3яя опора шпипл«ля выполнен;) tl;I ры !пыльlto t и упорном tlo;IIII ItIItItIk;IX; Hi1 фиг. 2 TO же,:3ы ln>3H ()n() f)c!

lllHHH;1« IH Ht>ln<>,tíåíB на ры )иаг!ьно-l порноч !

1(>!1I!1!(I!11>ikt .

Устройство (фиг. 1) содержит шпиндель 1, B к() гороч зыкр«плен ст«р кпевой инструм«нт 2, tt Itlpttii«p сверло. Передняя опоры Ill«nfl.t«. IH выполнены в виде piiдиыльH<>i<> и.)и рыли; ),lbf«)-упорного подшипника 3, 3!)ЛН и H «îë«ðæ и T радиальный 4 и уnopHbln 5 поли!ипники. 1(ы шпинл«ле устыfl<>BHeHo в«;!омо«зу6чытое колесо 6, связанно«с BE. 1 и!Ич колесом 7, причеч эти колесы чо! ут 6hlTh выполнены прямозу6ычи или косозубыми. Внутренние обоймы поlшипников 3 и 4 и (уочыто«колесо 6) .3(!Н«pTl l H;1 шпинд«,l(. I"ыйкой 8 через у порныи флын«ц (3. К зылн«й стенке корпусы (() и!HuulEльной 6;цжи )ц !«)Лвижно прикрс пл«н корпус цилиндры 11, в котороч pd 3ч«ш H

n()pnl«нь 12. Ч«ж.!у срелней стенкой 13 Корпусii 10 IIIIIIIII.l«itûtoé 6ыоки и торцом поршHH 12 ры(llo,!о>к«!(ы рыспорная втулки 14.

1Ипинл«.lt> 1 и ос«вом íiinðàBëåHnè огр(l ни lt. H (. <> !Иои E тороны ф )ынцелl 15 «коi)сатором 16, и с другой стороны — торцом поршня 12. Б корпусе цилиндра 11 установлен ла 1««h 17 осевого переме!цения.

Ос«в;IH ны! ру зкы. л«йству к>шыя на шпин;3ель I«> нр«чя р«tiittitH, воспринимается llopnln(. 2, при этом при превышении ос«во!о усилия на шпиндель 1 от внешней ос«BoH нагрузки на стержневой инструч«H1 tlit l усилием, создаваемым поршнем 12 осеnot счсщение шпинделя 1 и поршня 12 воспринимается датчиком 17 осевого перемещения. Дг!я выполнения точных работ, при которых не возникают значительные внешние ос(вые усилия, устройство может быть выполнено так, что торец поршня постоян15 Но контактирует только с полн!иг!Никовой onop<)H, восприничающей осевое усилие. 2 з. и. ф -, I f I, " И. l.

nt HE;)тороч 16, i) с другой стороны — торцом поршня 12. В корпусе цилиндра 1! зыкр(пл H .)ы)чик 7 осевого ll«p<«fnåtöåния.

В !рх гом и«полн(. нии устройства (фиг. 2) в п<.р«дней и зылней <>порах и!Нинделя 1

p<);!Иы,lhHo-х noptlhlt noлпи(пни-!.н, 1 и 5, ы гор«ц «of)IHHH 12 непосредстBE. HH() соприк;)сы«тсH с нару кной обоймой полпlипник 5. с1 Роис ГBo фиГ. 1 Pit <><)Tif« Г «.1(л, к)щим <>6рызоч. 1«р(з Kdniiл Л рао<)чая p< .)а наприч(t), чысн> или >«>злл х с выбранным Ilo35 стоянии(" (ыв1«ни«м " -Гы«" " пол пор ш«нь 12, 6.!ы! одыря ч«чу торец поршня оKil.<ьц)ы(1 ся п рижаты х1 ILр(. 3 р(lспорну ю втулку 14 к ср«дней стенке 13 корпуса 10

nlnnH.!«л ьной 6ы6ки. Выборка зазоров в подItIIIIIfItthdx ип!Ннд«г!я <>супцствля«тся по 160роч голи!ины кочп H«BTopn 16. причем упорный llo,itïèníèk 5 сноич ft«npàødí)øè÷сH кольцом опирыеT«H ны торец поршня 12.

Bft«п!Нв«o««в(ц усилие, .!«й(1вующее на шпиндель во врсчя реinfiiiH или возникающ«е Но .ц)уl и ч причинам, воспринимается

««р«3 упорный подшипник 5 поршнем 12, запертым лывлсни«м ры6оч«й среды в корпусе циг!Ин,ipn 11.

1(ри превышении внешнего ос«Bolо уси.ItIH, возникык)щего оТ р«зыния или Но другим

5Q причиныл) и;!1 усилиеч, со<лава«мыч давлением pi)6oч«й среды под поршнем 12, шпин,дель 1 через упорный полшипник 5 отжимает поршень 1 2, уменьшая зазор B. Это фиксируеlся .1ытчиком (7, срабатывание которого в<в приничы«тся спет«мой управления обоЫ руловыния, которая выдает соответствующие кочан.il>l, например, либо снижая режимы резания, либо отводя инструм HT с выдачей

k<) f;ItIды Hi3 «! о смену, (го предотвращает

1516251

30 перегрузку инструмента по осевому усилию и его поломку.

При снижении внешнего осевого усилия давление рабочей среды в корпусе цилиндра 11 возврагцаст fi(>pl(I«Ill 12 и шпинд»ль 1 в первоначальное положение, восстанавлиВая зазор В, между торцом поршня 12 и датчиком 17, включение которого разрешает оборудованию продолжать нормальHый цикл работы.

Подача смазочного масла через каналы С корпуса цилиндра 11 и канал Е поршня 12 к подшипникам 5 и 4 задней опоры шпинделя способствует легкости осевого смегцения наружной обоймы радиального шарикового подшипника 4 в расточке средней стенки 13 корпуса 10 шпиндельной бабки. Это в сочетании с подви кной посадкой наружной обоймы IIIBpHKQBol(> п()дшипника 4 в расточке корпуса шпиндельной бабки обеспечивает достаточную точность срабатывания уст ройства при превышении осевого усилия,Ч заданной величины. Эта величина определяется давлением рабочей среды, подаваемой под поршень 12, активной площадью поршня 12 и трением между наружной обоймой шарикового радиального подшипника 4 и посадочным отверсти«м lloä подшипник в корпусе шпиндельной бабки. При необходимости повышения точносч и срабатывания устройства по о»свох)х силию целесообразно применять H з;>дн»й >поре ралли-IНЫЕ радИаЛЬНЫЕ рОЛИКОВЫ(ПОдн>ИПНИКП

В этом случае практиче kH II(h.lK)ч«l{o трение в радиальном !Iolti!ttflttttKE 4 при oc(вом смешении шпиндсчя, так kdk это переме>пение llpo»cxoдит при вра:пении роликов

ПОДШИП и Hk;t.

В устройстве (фпг. ) поршень 12 fto t действием давления раоочей среды упирает»H н«посредственно в наружную обойму заднего радиально-упорного подшипника 5, создавая предварительный натяг подшипников в передней и задней опорах шпинделя 1.

При вращении iliiинделя без внешней осевой нагрузки вел и чина осевого усилия, создак)щего предварительный натяг в передней и задней опораx шпинделя, определяется давлением рабочей среды, подаваемой под поршень 12, и активной плошадью самого поршня. По мере увеличения внешнего осевого усилия г(на шпиндель 1 от режущего инструмента осевое усилие от поджима поршня 12 на передний подшипник 3 уменьшается, а осевое на задний подшипник 5 остается без изменения, При превышении осевого усилия Н от внешней нагрузки над осевым усилием, создаваемым поршнем 12, шпиндель вместе с поршнем сдвигается, что фиксируется датчиком 17 с выдачей соответствующих команд системе управления оборудования.

При необходимости обнаружения перегрузки инструмента по крутящему мом«нту (например, при работе зенкерами, разя»рткачи или метчиками) зубчатые колеса устройства выполняются косозубыми, а, г<) fl наклона зубьев выбирается так, что осев;IH составляюшая при перегрузке по крхтяшему моменту может преодолеть осевос усилие, создаваемое дав.чением рабочей ср»дь> под поршнем. В этом случае устройство обеспечивает контроль перегрузки осевого инструмента как по крутящему моменту, так и по осевому усилию, например, при ошибочном утыкании метчика или зенкера в деталь без предварительно выполненного отверстия.

Преп муществом устройства по фиг 2

Ho pdBHEHHIo с устройством по фиг. 1 является то, что передний и задний подшипники имеют предварительный натяг за счст поджима наружной обоймы заднего радиально-упорного подшипника усилием, регулируемым давлением рабочей среды под йоршнем. Это обеспечивает выборку люфтов в подшипниках шпинделя, что гарантиру«т более точное расположение оси шпинделя при вращении.

Недостатком устройства по фиг. 2 является то, что при врашении шпинделя 6«з приложения внешней осевой нагрузки Б о )lt подшипника воспринимают максимальные осевые усилия, определяемые давлением рабочей среды под поршнем и активной It.toшалью поршня.

Поэтому устройство по фиг. 2 нр»дпочти

T«ëьн(. для выполнения точных работ, при которых не возникают значительные ос«вы внешние нагрузки, что позволяет il» доводить осевой поджим подшипников до нр»дельных значений, влияющих отрицательно на работоспособность подшипников.

Наличие в устройстве по фиг. 1 отдельного упорного подшипника, способного воспринимать значительно бо.>ьп>ие осевые нагрузки, по сравнению с радиально-упорным подшипником в устройстве по фиг. 2 и отсутствие постоянного поджима подшипников давлением рабочей среды на поршень, делает его предпочтительным для тяжелы . менее точных работ, 1lpH KoTopblx возникают значительные внешние осевые нагрузки, например при сверлении.

В обоих исполнениях возможность ди(ч;1 иционного изменения давления рабочеH среды, подаваемой под поршень, позволяет р»гх— лировать в широких пределах величины î»»вых усилий, при которых происхо.-)ит срабатывание устройства. Это в сочетании простотой контроля настройки осевого усилия (например, с помощью монометра) и простотой конструкции самого устройства (наличие невращаюшихся цилиндра, поршня и датчика осевого перемешения) по сравненик>

1;1! б25!

/)ор.ыу г(г и 5()()j)< 7(ни г

31 3 г!

) 2 (.l>L НИ«.<П .>5 .t Ч< >f<>!><<

I < .)<. I ;. 1I, t р6 < к Т< «р< и 11. (3< 1>«< Корректор Л. Г!()) нй

Гt< H«>к в 51 IIоппиеное

I11I11l1I I11 I: "..:li)Litt< >tt«)(<> ° ол и < t «; по и «>6K«t t нияч и ><лр<)тиял! при Г ILIIT (,(.(.Р

1 f,5iJ,Á, 61 лн><. ih:5Г>. P;t >«;6., и 4,) 111;и «) « t;

С Il. f);1()0«i>! ВСЕГО >> СТРОИ С ГБ цс.10 )1, I <11) <3 н Г II!)0BB fl IH) Обс с IILЧИ !5 <1 Я

31; е.!Олр;) нсllilt. IL рж неги>го инстручента 0Т

С 3 ) > i l ». I 0 <1 > 3, Н (К < И > i I l Б 0 I < >. l 1 110 О f );1 h V О < ) Р;1(><111)lI5 3<. L>I>l if < lL,Iilll ll <-.

И II < I f> < л) (II I (I 1 1!> !i a I (» 01 II < I!> БО l <ЛIОЯ) li!>l >< k()L ГЖ—

НЬ!. Ji vl;I.)<»1;! It. КНЫ. СС<РОИСТ35<)Х, Illll()0h0

H ри мс IIH(чы х в с0H()L мен ноч оборудоваIIHlt, PL ГИСГРИРЛ К>ЩИХ ф!)К1 110.1011hll Р(ЖЛ—

)ЦL ГО lt )I Л) РL Л1()I I <.

1>L L э)0 Hi<. I HL ГL Я II ) IL ЖНОИ нредиось!.!КОЙ .1.1>l II Р (< h 1 it lt < 1 ()1 < > II 1) JI I) стР(>!<С)Б и L(>Б f)LЧ(HII l>I Х ЛI НОГОlllllkt ll I(, 1ЬН ЫХ

L !),,lv, р;)бо<,!к>!Ии, сl(рж)!евылг инлруМL IIIОЧ, И Б )БГÎLI;Ill!3I Э)ОЛ1 ()(th» Il(>HI>ILИтСЯ H

< >борл ло!5kl ООР<3001 К< ii<1 1 Б 1 1<11 И Ч((. КИХ,Н! НИЯ Х

БОБЫ III(H h»Э<(>фн)Ц0РУ)! >и,) fill)i, i .нос!! . 3!ск,ih)

1! Р И 1И Н L t I (> Il(>, l »XI ILI I. L II II tя ГС Я 110T< f) ll 15 (1(Ъ<(Н I< fl i 0()t. IL +, И!)И II И«<)()0ÐL.!ОБ,! Н ИЯ, Г. Е

33<>Б,<. 3: СЯ 3)Р<»3 5!<(>,!il l(L IÜII»« I I> T()L;fit (>()<. ЛУ>h I! <, I< > i l i(. О l I () ) L t > I I, l, 1;1.

13 со lt г;) fill!< с < ñl роил Бачи .)ля;!Бг<>ч<1, И)l< Сh»ll L Ч< lil I Л L Р >К)!(i501 t) IIHLГР, VIL lil k

Н .) П> )» .33;3<3:<, !).) 3)3; <),1) >3>-.,! t,;!BI ÎXI t > ll".СС° \ ) 3» <;! >1> I Ll,: it;, t i >h I . Лl > 1 > и < ) h ) ) 3 ) ) I 5 (> L 1 ) I i < > !i < > 1 5 < Е Х I I I I Ill!i t L. ляк л«< «>!illillll .:.>Itыл . »,10150K ki il:<гоча k! lL LB» II ;3" С Н1! >I )IL I, > lt II l il. Il>11!>l Х О:3 Р, 3Б) > К ll,>С,l,,! ;3С < . < >(< < 3; <>И(I БО 1 10ЗБ<>, ЯС I K0 3плексно решить вопрос полной автоматизации смены стержневого инструмента на автоматических линиях без необходимости постоянного наблюдения за работой линий со стор<>н! обслуж ивак) щего персонал а, т. е. иракl è÷Lски осуществить работу автоматических линий ио «бе:56!ю.tH0kt>) технологии.

l. Ус г()0!it ТВ0 для контроля перегрузки лержik B010 иH(тру мента, включак>щее

Ill llllll.lL, I ь с Б«домы м зубчатым колесом, установленный в иодшипниковых опорах

Б K0()IIL сс н!Нинде.lbk501 узла, датчик осе15 ши<»цремещения шпинделя, нри этом задняя II(>лн!Инниковая опора 0, l(ржит ради«льный и упорный подшипники, О!.гнчак7-!

<3(((л гLч, что, с целью повыш(ния н;)-! ежнйс I lt, vll()0 II!(.ниЯ кон T() V Kitktlt ll У BLлич(.20 н и я iKL с гк<>сTH, 1 110 Ос ll

IllIIltll геля, ll()è÷åvk поршень Ilè.ièíдр

Усгройство 110 и. 1, отл(((ак)(це(< я ! v:, что, с цельк) расширсния функци>ни,!ьны. Бо.<чожностей, B(доч(к <лбчг!г<)( к< .. L 0 !Нпин JL,!я l)t>1110.lift 110 к<и» <л быч.

30 3. х с!р )!!ОI Н0 по и. 1, ()l.il(

It. ч, IT0, с ljt. .!ьк) расшир«ния фу илии и(,! It>ны. БО<чо кн<>стен, BL :tî÷0(. чу о н!г0t кол(с(ill lilt H, 1<. . 1 Я f5 1 >I I I 0, 1 f 1 (. H 0 K 0 I; J l и (. L h I t . ) l .