Устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка
Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках с ЧПУ для угловой ориентации шпинделя. Целью изобретения является повышение надежности путем исключения люфтов в кинематической цепи устройства. На шпинделе 4 закреплен диск 11 периодического 30 Л №19ЯЯг7ффг5 8-8 1824 подключения. На корпусе шпиндельного узла закреплен тормозной механизм, состоящий из гидроцилиндра 16с поршнем 17 и штоком 18. На штоке 18с зазором установлены диски 19с тормозными колодками 20. Диски 19 жестко связаны с упругими пластинами 21, закрепленными на корпусе шпиндельного узла. При работе в фрезерно-сверлильном режиме в гидроцилиндр 16 подается под давлением рабочая жидкость. Корпус гидроцилиндра 16 и поршень 17 со штоком 18 перемещаются в противоположных направлениях Диски 19 сжимают пластины 21, а колодки 20 прижимаются к диску 11 и тормозят его При переходе к работе в токарном режиме давление рабочей жидкости снимается и система приходит в исходное положение, в котором диск 11 не заторможен 1 з.п ф-лы, 4 ил. 8 (Л С 22 vi х| со о VJ О
союз сОВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОП И САН И Е ИЗО БР ЕТЕ Н ИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4820608/08 (22) 06.03.90 (46) 07.11,92. Бюл. И 41 (71) Рязанское специальное конструкторское бюро станкостроения (72) H.M.Äìèòðèåâ, К.Е.Шкинев и M.À.Àðõèпов (56) Авторское свидетельство СССР hL 1645064, кл,.В 23 В 19/00, 198(. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ ШПИНДЕЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА (57) Изобретение относится к станкостроеwe и может быть использовано в станках с ЧПУ для угловой ориентации. шпинделя. Целью изобретения является повышение надежности путем исключения люфтов в кинематической цепи устройства. На шпинделе 4 закреплен диск 11 периодического Ы 1 773676 А1 подключения. На корпусе шпиндельного узла закреплен тормозной механизм, состоящий иэ гидроцилиндра 16 с поршнем 17 и штоком 18. На штоке 18 с зазором установлены диски 19 с тормозными колодками 20, Диски 19жестко связаны с упругими пластинами 21, закрепленными на корпусе шпиндельного узла. При работе в фрезерно-сверлильном режиме в гидроцилиндр 16 подается под давлением рабочая жидкость. Корпус гидроцилиндра 16 и поршень 17 со штоком 18 перемещаются в противоположных направлениях. Диски 19 сжимают пластины 21, а колодки 20 прижимаются к диску 11 и тормозят его. При переходе к работе в токарном режиме давление рабочей жидкости снимается и система приходит в исходное положение, в котором диск 11 не заторможен 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 1773676 20 40 Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках с ЧПУ для угловой ориентации шпинделя, Известно устройство для угловой ориентации шпинделя металлоре>кущего станка (а,с, СССР N 1308430, М КИ, В 23 В 19/00), Устройство содержит кинематическую цепь привода главного движения, последнее звено которой закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя с механизмом периодического подключения к кинематическому звену, закрепленному на шпинделе. Механизм периодического подключения привода угловой ориентации выполнен в виде диска с продольным пазом, закрепленного на последнем звене кинематической цепи привода глав iol.o движения, двойного зубчатого блока, установленного с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с приводом угловой ориентации и последним звеном кинематическай цепи привода главного движения, а также щупа, закрепленного на двойном зубчатом блоке с возмо>кностью взаимодействия с пазом диска. Недостатком устройства является невысокая надежность в работе, вызванная неточной ориентацией шпинделя. При выведенли шпинделя в "нулевое" положение влияние люфтов в зубчатых зацеплениях привода главного движения приводит к несовпадению выемки диска и щупа, а следовательно, к астанову цикла (сбою) или повышенному износу сопряженных поверхностей диска и щупа. Известно устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка (авт.св. М 1645064, MKN В 23 В l9/00). Па большинству конструктивных признаков и достигаемому эффекту устройство принято за прототип, Устройство содержит кинематическую цепь привода главнога движения, последнее звено которой закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя с механизмом периодического подключения к кинематическому звену, закрепленному на шпинделе, тормозной механизм, Механизм периодического подключения выполнен в виде диска с профильным пазом, закрепленного на последнем звене кинематической цепи привода главного движения, двайнаго зубчатага блока, установленного с возможностью осевого перемещения и вза-. имодействия с приводом угловой ориентации и последним звеном кинематической цепи привода главного движения, а также щупа, закрепленного на двойном зубчатом блоке с возможностью взаимодействия с профильным пазом диска. Тормозной механизм установлен в кинематической цепи главного движения и выполнен в виде винтовой пары с опорами и приводом, и подпружиненных вилок с колодками, размещенных на винте с воэможностью взаимодействия с последним звеном кинематической-цепи, причем винт установлен параллельно оси шпинделя. Недостатком устройства является невысокая надежность в работе, вызванная также неточной ориентацией шпинделя в угловом положении, что снижает точность изготовления деталей и долговечность работы механизма. Зацепление зубчатого колеса шпинделя с зубчатым колесом (малый венец) блока не является беэзаэорным ввиду отсутствия регулировки межцентров0го расстояния, Обеспечить беззаэорность каждого соединения кинематической цепи с учетом погрешности изготовления зубчатых колес (путем изготовления индивидуального межцентрового расстояния) трудоемко и практически невозможно. Отсюда наличие гнофта в зубчатой передаче, что снижает точность изготовления детали. Тормозной механизм, который должен удерживать шпиндель в момент изменения направления движения привода и исключить влияние люфта, не сможет этого сделать, т.к. сам не является безлюфтавым ввиду того, что состоит из простых механизмов, детали которых соединены друг с другом с определенным зазором, т,е. имеет подвижное соединение. Тормозной механизм содержит две вилки, соединенные с валом, два стыка фиксаторав, предназначенных для удерживания вилок при осевом перемещении. К тому же в процессе эксплуатации трущиеся поверхности изнашиваются, следовательно, люфт тормозного механизма увеличивается. КроМ6 того, распало>кение тормозного механизма в корпусе шпиндельной бабки снижает надежность в работе. В процессе торможения при трении колодок о боковые поверхности зубчатого колеса шпинделя и диска выделяются отходы в виде мельчай50 шей стружки и металлической пыли, которые, попадая на зубья зубчатого колеса шпинделя, с помощью масла разносятся на другие зубчатые колеса, подшипники шпин- . деля и валов. Это приводит к избыточному 55 нагреву подшипников и потере их точности, преждевременному износу рабочих поверхностей подшипников и зубчатых колес, а следовательно, к снижению точности изготовления деталей и снижению долговечно сти работы редуктора и механизмов привода угловой ориентации шпинделя. 1773676 Конструкция устройства не обеспечивает выход шпинделя "в нулевое" положение при переходе от токарного режима во фрезерный. Шпиндель в подторможенном состоянии получает вращение, а затем останавливается в заданном угловом положении. Чтобы вывести диск в позицию соединения паза со щупом, необходимо обеспечить точный останов шпинделя, для чего привод главного движения (вращательного) должен получить команду на останов, Шпиндель остановится. После этого зубчатый блок должен получить команду на останов перемещения. Устройство не обеспечивает выход шпинделя в "нулевое" положение из фрезерного режима в токарный, когда шпиндель вращается от привода угловой ориентации. Отсюда следует, что необходим еще какой-то механизм для вывода шпинделя в "нулевое" положение как от привода главногодвижения, так и привода угловой ориентации, Целью изобретения является повышение надежности в работе путем исключения люфтов в кинематической цепи устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка, которое содержит привод главного движения, последнее звено которого закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя, зубчатый блок, установленный с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с приводом угловой ориентации и последним звеном привода главного дви>кения, механизм периодического подключения привода угловой ориентации шпинделя с диском, закрепленным на шпинделе, и тормозной механизм, установленный в цепи привода главного движения с возможностью взаимодействия с диском, закрепленным на шпинделе, тормозной механизм выполнен в виде дисков с тормозными колодками, закрепленных на введенных в устройство упругих-пластинах, и гидроцилиндра, Диски посредством колодок имеют возможность взаимодействия с торцами диска, закрепленного на шпинделе. Шток и корпус гидроцилиндра установлены с возможностью разнонаправленного перемещения и взаимодействия с дисками, закрепленными на упругих пластинах, при этом сами пластины закреплены на корпусе привода главного движения. Тормозной механизм снабжен регулируемыми упорами, закрепленными на корпусе привода главного движения с воэмо>кностыо взаимодействия с дисками, закрепленными на упругих пластинах. При сравнении заявляемого технического решения с известными не обнаружены решения, обладающими сходными признаками. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". На фиг,1 изображена кинематическая схема устройства; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1, на фиг,3 — вид Б на фиг.1; на фиг.4— разрез  — В на фиг.3 (тормозной механизм). Устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка содержит привод 1 главного (вращательного) движения шпинделя. механический редуктор 2, зубчатое колесо 3 которого закреплено на шпинделе 4, зубчатый блок 5 редуктора 2, привод 6 угловой ориентации шпинделя 4, подвижный в осевом направлении зубчатый блок 7. Меньшее зубчатое колесо блока 7 взаимодействует с зубчатым колесом 3, а большее колесо — с жестко установленным зубчатым колесом 8 и имеет гнездо 9, которым взаимодействует с жестким фиксатором 10. За пределами корпуса шпиндельной бабки на шпинделе 4 закреплен диск 11, своим пазом 12 взаимодействующий с фиксатором 13, имеющим конечный выключатель, На диске 11 по обе стороны от паза 12 на равных расстояниях от него распало>кены два электромагнита 14, которые взаимодействуют с конечным выключателем 15. Наличие двух электромагнитов 14 обеспечивает вращение шпинделю в любую сторону. Диск 11, жестко закрепленный на шпинделе 4, имеет возможность взаимодействия с тормозным механизмом. Тормозной механизм включает гидроцилиндр 16 с поршнем 17 и штоком 18, На штоке 18 гидроцилиндра с зазором установлены диски 19, несущие тормозные колодки 20. Диски 19 жестко связаны с помощью винтов с упругими пластинами 21. Упругие пластины 21 также жестко соединены с корпусом 22 привода главного движения. Между упругими пластинами на штоке 18 установлена пружина 23, которая служит для удерживания пластин 21 и прикрепленных к ним дисков 19 с колодками 20 в отжатом состоянии. В расточке штока 18 расположен болт 24 с кольцами 25, зафиксированный гайками 26. На правом конце (по чертежу) штока установлена шайба 27. Корпус гидроцилиндра 16 и шайба 27 выполнены со сферическими поверхностями, предназначенными для взаимодействия с ответными сферическими поверхностями дисков 19, Поверхности контакта корпуса гидроцилиндра, шайбы и дисков в . полнены сферическими для лучшего при ir;,»in друг 1773676 к другу. На левом торце гидроцилиндра 16 закреплено кольцо 28, ограничивающее перемещение гидроцилиндра. Штифт 29, соединяющий корпус гидроцилиндра 16 и левый диск 19, предохраняет его от смещения в угловом направлении. На кронштейне 30 и корпусе 22 расположены регулируемые упоры (винты) 31, обеспечивающие гарантированный, равномерный отжим дисков 19 с колодками 20 от торцов диска 11. Отжатое и поджатое состояние дисков 19 контролируется конечным выключателем 32, на который воздействует планка 33, прикрепленная к корпусу гидроцилиндра 16. Настройка шпинделя 4 в "нулевое" положение производится при сборке следующим образом. Зубчатое колесо 3 и малый венец зубчатого блока 7 вводятся в зацепление, но не на всю ширину зуба, а в гнезда 9 устанавливается фиксатор 10 и закрепляется на корпусе, в паз 12 диска 11 устанавливается фиксатор 13 и закрепляется на корпусе. Устройство работает следующим образом. От устройства ЧПУ подается команда приводу 1 на ускоренное вращение шпинделя.в "нулевое" положение, В исходном положении устройства тормозные колодки 20 тормозного механизма разжаты. Зубчатый блок 5 находится в зацеплении с зубчатым "колесом 3 шпинделя 4, а зубчатый блок 7— в крайнем левом положении. При этом жесткий фиксатор 10 находится в гнезде 9, что исключает угловое смещение блока 7. Привод 1, получив команду от ЧПУ, начинает вращаться, а вместе с ним через ременную передачу 34 — и зубчатые колеса редуктора 2. С ускоренной частотой вращается и шпиндель 4 с диском 11 до того момента, пока электромагнит 14 не начнет воздействовать на конечный выключатель 15. В результате последний дает команду приводу 1 на медленную частоту вращения. От этого же конечного выключателя 15 дается команда на подачу жидкости в полость гидроцилиндра 16. Под действием давления жидкости корпус гидроцилиндра 16 и поршень 17 со штоком 18 начинают одновременно перемещаться в противоположных направлениях. Корпус гидроцилиндра 16; смещаясь вправо (по чертежу), смещает левый диск 19. Перемещаясь влево, шток 18 через болт 24 и шайбу 27 перемещает правый диск 19. Диски 19 сжимают пружину 23 и пластины 21, а колодки 20 прижимаются к диску 11. В подторможенном состоянии шпиндель 4 с диском 11 вращается до момента эападания фиксатора 13 в паз 12 диска 11. В этот же момент QT «онечного выключателя фиксатора 13 дается команда приводу1 на останов, От этого же конечного выключателя подается команда механизму 5 (не показан) на перемещение зубчатого блока 5 вправо, Как только зубчатый блок 5 выйдет из зацепления с зубчатым колесом 3 шпинделя, это положение зафиксирует конечный выключатель (не показан) осевого 10 перемещения, Так как шпиндель 4 находится в "нулевом" положении (это положение контролирует конечный выключатель фиксатора 13), выступы и впадины зубьев зубчатого колеса 3 шпинделя и малого венца блока 15 7 совпадают, то от конечного выключателя окончания перемещения зубчатого блока 5 дается команда механизму (не показан) на перемещение зубчатого блока 7 для зацепления с зубчатым колесом 3 шпинделя. Пе20 ремещаясь вправо, зубчатый блок 7 гнездом 9 скользит по фиксатору 10, а малым венцом входит в зацепление с зубчатым колесом 3. Полное соединение зубчатого блока 7 с зубчатым колесом 3 происходит в момент пол25 ного схода зубчатаго блока 7 с фиксатора 10, Это положение фиксирует конечный выключатель зубчатого блока и дает команду на дальнейшую обработку детали от привода 6 угловой ориентации шпинделя (во фре30 зерно-сверлильном режиме). После работы во фрезерно-сверлильном режиме требуется вновь вернуться в токарный режим. К моменту перехода в токарный режим 35 обработки колодки 20 тормозного механизма должны быть разжаты, Для этого снимается давление жидкости в полости гидроцилиндра 16. Пружина 23, разжимаясь, вместе с пластинами 21 одновременно 40- отводит диски 19 с колодками 20 от диска 11 до упора 31 и пластина 33 нажимает на конечный выключатель 32. От устройства ЧПУ приводу 6 подается команда на ускоренное вращение для уста45 новки шпинделя 4 "в нулевое" положение. Ускоренное вращение привода 6 через зубчатое колесо 8, зубчатый блок 7 и.зубчатое колесо 3 передается шпинделю 4 с диском 11 (вращение может происходить в любую 50 сторону). Ускоренное вращение шпинделя 4 с диском 11 происходит до момента воздействия магнита 14 на конечный выключатель 15, который дает команду приводу 6 на замедленное вращение. Замедленное враще55 ние шпинделя 4 происходит до момента западания фиксатора 13 в паз 12 диска 11, т.е. шпиндель установится в "нулевое" положение, Затем дается команда от конечного выключателя фиксатора 13 на перемещение зубчатого блока 7 в крайнее левое положе1773676 10 ние до соединения с фиксатором 10 и полного расцепления с зубчатым колесом 3. Это положение фиксирует конечный выключатель (не показан) и дает команду на перемещение зубчатого блока 5 влево для соединения с зубчатым колесом 3 шпинделя. Момент соединения зубчатого блока 5 с. колесом 3 фиксирует конечный выключатель и дает команду на дальнейшую обработку детали в токарном режиме, Заявляемое устройство обеспечивает точную угловую ориентацию шпинделя, т.к. беэлюфтовый тормозной механизм исключает, влияние люфтов в зубчатых зацеплениях привода угловой ориентации, что повышает точность изготовления деталей и обеспечивает удерживание шпинделя в поэиционированном положении. Повышается надежность работы устройства, т,к. обеспечивается выход шпинделя в "нулевое" положение благодаря фиксации шпинделя в радиальном направлении. Небольшие осевые размеры тормозного механизма позволили вынести его эа пределы шпиндельной бабки, что исключает попадание отходов в механизмы шпиндельной бабки, Это способствует повышению надежности работы устройства, его долговечности и точности обрабатываемых деталей. Формула изобретения 1. Устройство для угловой ориентации шпинделя металлорежущего станка, содержащее привод главного движения, последнее звено которого закреплено на шпинделе, привод угловой ориентации шпинделя, зубчатый блок, установленный с возможностью осевого перемещения и взаимодейст5 вия с приводом угловой ориентации и последним звеном привода главного движения, механизм периодического подключения привода угловой ориентации шпинделя с диском, закрепленным на шпинделе, и f0 тормозной механизм, установленный в цепи привода главного движения с воэможностью взаимодействия с диском, закрепленным на шпинделе, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 15 надежности путем исключения люфтов, тормозной механизм выполнен в виде дисков с тормозными колодками, закрепленных на введенных в устройство упругих пластинах с воэможностью взаимодействия 20 колодок с торцами диска, закрепленного на шпинделе, и гидроцилиндра, шток и корпус которого установлены с воэможностью разнонаправленного перемещения и взаимодействия с дисками, закрепленными на. 25 упругих пластинах, при этом сами пластины закреплены на корпусе привода главного движения. 2. Устройство по п,1, отл и ч а ю ще ес я тем, что тормозной механизм снабжен 30 регулируемыми упорами, закрепленными на корпусе привода главного движения с возможностью взаимодействия с дисками, закрепленными на упругих. пластинах. 1773676 Составитель Н, Дмитриев Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кравцова Редактор Заказ 3895 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
