Многоцелевой станок с автоматической сменой инструмента
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК. (я)5 В 23,Q 3/155
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГOCFlATEHT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
-:: "„,".!ЗИАД
-1Ц!,Ijg I (21) 4307615/08 (22) 22.09.87 (46) 15.08.93. Бюл. N. 30 (71) Севастопольский государственный завод им. B.Ä.ÊàëìöêoBà (75)!О.И.Култышев и В.А.Шевченко (73) Севастопольский государственный завод им, В,Д;Калмыкова (56) Авторское свидетельство СССР
М 1342669, кл. В 23 0 3/157, 1986. (54) МНОГОЦЕЛЕВОЙ СТАНОК С АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ ИНСТРУМЕНТА ., (57) Использование: станкостроение, много операционные металлорежущие станки с автоматической сменой инструмента, контрольные устройства для станков., Сущность изобретения: станок имеет вертикальную шпиндельную бабку, рабочий стол с разъемным инструментальным магазином модуль. Изобретение относится к станкостроению, а именно к металлорежущим станкам с числовым программным управлением (ЧПУ).
Цель изобретения — повышение надежности устройства автоматической смены инструмента, Сопоставительный анализ заявляемого .решения с прототипом -показывает, что в аналогах и прототипе инструментальный магазин выполнен непереналаживаемым, неразборным, в предлагаемом решении— сборным, состоящим из блоков, каждый из которых в зависимости от конкретных условий может состоять из одного или нескольких гнезд.
ЯЬ, 1834784 АЗ
2 ной конструкции. Каждый модуль имеет одно гнездо с подпружиненной втулкой под инструмент. Станок имеет блок контроля наличия инструмента, тело контрольных узлов которого с конечными выключателями равно числу гнезд магазина. Каждый контрольный узел включает установленный концентрично втулке кожух с кольцевым буртом под венец инструмента, кронштейн с шарнирно закрепленным на нем рычагом, толкатель и два подпружиненных ограничителя. Кожух способен ограниченно перемещаться относительно втулки за счет ограничителей. На рычаге закреплен один конец плоской пружины, который воздействует на выключатель, другой ее конец воздейству-ет на торец толкателя. Таким з образом фиксируется момент зацепления оправки со шпинделем. 3 ил., 1 табл.
QO
Кроме того, в технических решениях ! 6д аналогов и прототипа для смены фрез с коническим хвостовиком и передачей крутящего момента с помощью шпонок ©© используется механизм ориентации шпин- Ф деля и оправок, находящихся в гнездах магазина, для обеспечения совпадения положений шпонок нэ торце шпинделя с р положением соответствующих пазов на венце оправки. В прототипе для осуществления этой функции применяется специальный электромеханический привод магазина, предназначенный для поворота и ориентации одновременно всех справок, находящихся в магазине, и пневмопривод
1834784 для фиксации шпинделя с оправкой, находящейся в гнезде шпинделя.
В предлагаемом техническом решении смена любого инструмента обеспечивается без использования механизма ориентации 5 шпинделя и оправок.
По сравнению с прототипом, существен-. ным отличием также является установка в каждом гнезде инструментального магазина упрощенного контрольного блока в то же "0 время выполняющего двойную функцию: . фиксирование наличия инструментальной оправки в гнезде магазина и момент зацепления инструментальной оправки с призма.тическими шпонками шпинделя. В 15 прототипе отсутствует контроль наличия оправки в шпинделе, Смена инструмента в прототипе осуществляется в определенном положении шпинделя и оправок, устанавли20 ваемом механизмами ориентации, причем для запуска устройства смены инструмента в шпинделе заранее должна находиться инструментальная оправка. Ручная установка первого инструмента снижает уровень автоматизации станка с ЧПУ. 25
В предлагаемом устройстве может быть полностью автоматизирован процесс сме.ны инструмента и загрузки магазина, например, с помощью робота, поскольку инструментальные оправки могут находить- 30 ся в магазине в произвольном по углу поворота положении, На фиг.1 изображены инструментальный магазин, установленный на столе станка с ЧПУ; на фиг.2 изображено сечение А — А 35 на фиг.1;. на фиг.3 — пример, иллюстрирующий автоматическую смену инструмента.
На фиг.1 изображено; 1 — стол станка, 2 — обрабатываемая деталь, 3 — магазин, состоящий из двух инструментальных гнезд, 4 40 — инструментальные гнезда, X 0 На фиг,2 изображено: 5 — пружина, 6 — 45 втулка, 7 — гайка, 8 — стяжка, 9 — пружина, 10 — кожух, 11 - толкатель, 12 — микропереключатель, 13 — кронштейн, 14 — рычаг, 15— пружина, 16 — выключатель. На фиг.3 изображено; 17 — инструмен- 50 тальная оправка, 18 — паз, 19 — венец оправки, 20 — режущий инструмент, 21 шпиндель станка с ЧПУ, 22 — призматическая шпонка, Z — ось шпинделя,- к - зазор между конусом шпинделя и конусом оправ- 55 ки. С вЂ” зазор между головкой выключателя 16 и рычагом 14, а — первая рабочая зона рычага, d — зазор между невращающейся частью шпинделя и торцом кожуха 10, g— зазор между фланцем втулки 6 и внутренним основанием кожуха 10, о — вторая рабочая зона рычага. Станок с программным управлением работает следующим образом. На стол 1 станка с ЧПУ с учетом установки, закрепления и обработки детали 2 или группы деталей в свободную зону устанавливают необходимое количество блоков 3 инструментального магазина, имеющих один или более инструментальных гнезд 4 (фиг.1). Когда оправка в гнезде отсутствует, подпружиненный рычаг 14, поворачиваясь вокруг оси, воздействует на толкатель 11, который поднимается над уровнем плоскости втулки 6. Между головкой выключателя 16 и рычагом 14 имеется зазор "С". Затем в гнезда 4 устанавливают вручную или с помощью промышленного робота инструментальные оправки 17, согласно управляющей программы и эскиза наладки, при этом толкатель 11 под воздействием венца 19 оправки 17 утапливается, нажимая на рычаг 14, который в свою очередь нажимает своей рабочей зоной "а" на выключатель 16 микропереключателя 12, фиксируя наличие инструмЕнтальной оправки в гнезде магазина (фиг.1,2,3, поз.2), По заданной программе шпиндель (фиг.3) подходит к инструментальному блоку, расположенному слева, либо справа от нуля станка Ос, в произвольном по углу поворота положения в позицию того инструмента, который должен работать по программе соосно с его осью. Далее, перемещаясь по оси -Z, шпиндель 21 своими призматическими шпонками 22 нажимает на венец 19 оправки 17, который в свою очередь нажимает на втулку 6, сжимая пру>кину 5 (фиг.2, фиг.3, поз.3). После сжатия пружины на некоторую величину перемещение по оси -Z прекращается и периодически включается и -выключается режим "толчок шпинделя" с заданным периодом времени. При кратковременном включении шпинделя в режиме "толчок шпинделя" и под воздействием силы сжатой пружины 5 призматические шпонки 22 попадают в соответствующие пазы 18, расположенные на венце 19 оправки 17, при этом втулка 6 с оправкой 17 перемещается в сторону шпинделя, выбирая зазор "К" между конусом оправки и конусом шпинделя 21,. При перемещении втулки 6 вместе с ней перемещается до упора в торец неподвижной части шпинделя кожух 10 (фиг.3, поз.4), а при дальнейшем перемещении втулки 6 кожух 10 начнет сжимать две диаметрально расположенные пружины 9, находящиеся на стяжках 8, при этом образуется зазор "g". поскольку высота выступа 22 h>d, Толкатель 1834784. 11, удерживаясь своей головкой на фланце втулки 6, так же будет перемещаться вместе. с ней в сторону шпинделя, а рычаг 14 под воздействием сжатой пружины 15 повер- . нется вокруг своей оси вращения до упора 5 в конец толкателя 11. Рычаг при повороте нажимает второй своей рабочей зоной "Ь" выключатель 16, при этом микропереключатель фиксирует момент зацепления оправки 17, со шпинделем 21 (фиг.2, фиг,3, поэ.4).. 10 Очевидно, что сила сжатия пружины 5 должна превышать силу сжатия пружины 9. Кроме того. имеем равенство h =(d+.g). После этого электроавтоматика станка, прекращает включение режима. "толчок. 15 шпинделя" и отрабатывает команду "зажим инструмента", при этом инструментальная оправка 17 закрепляется в шпинделе станка, Шпиндель 21 по программе выходит с инструментальной оправкой из эоны инст- 20 рументального магазина для обработки детали 2, закрепленной на столе 1 станка с ПУ (фиг.1). После обработки детали 1 прекращает- 25 ся вращение шпинделя 21. Затем по программе шпиндель с оправкой подходит к соответствующей свободной инструментальной позиции магазина. опускается во втулку 6. Включается команда "отжим инст- 30 румента" и оправка 17 освобождается от шпинделя. Шпиндель перемещается по программе в направлении + Z для взятия следующего инструмента, Цикл смены инСтрумента повторяется, 35 Пример осуществления способа автоматической смены инструмента с помощью шпинделя представлен в таблице. Предлагаемый многоцелевой станок с ЧПУ имеет более широкие технологические 40 возможности по сравнению с одноинструментальными станками с ЧПУ эа счет автоматизации смены инструмента, беэ применения сложных механизмов и устройств (автооператора, традиционного магазина. механизма автоматической ориентации шпинделя), позволяет более полно использовать рабочую зону станка при обработке малогабаритных деталей, повышая свою универсальность. Формула изобретения Многоцелевой станок с автоматической сменой инструмента, содержащий вертикальную шпиндельную бабку со шпинде- лем, связанным с инструментом посредством шпонок на торце шпинделя, рабочий стол с установленным на нем раэьемньци инструментальным магазином модульной конструкции, каждый модуль которого включает одно гнездо с подпружиненной втулкой под инструмент, и блок контроля наличия инструмента, имеющий число контрольных узлов с конечными выключателями равно числу гнезд магазина, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности за счетупрощения конструкции блока контроля наличия инструмента. каждый контрольный узел включает в себя установленный концентрично втулке кожух с кольцевым буртом под венец инструмента, кронштейн с шарнирно закрепленным на нем рычагам, плоскую пружину, толкатель и по меньшей мере два подпружиненных ограничителя, причем кронштейн закреплен на кожухе, который связан с втулкой посредством упомянутых ограничителей, один конец пружины закреплен на рычаге с возможностью взаимодействия с конечным выключателем, а другой свободен и установлен с возможностью взаимодейст-, вия с одним из торцов толкателя, противоположный торец которого выполнен с возможностью взаимодействия с инструментом, при этом кожух выполнен с возможностью ограниченного перемещения относительно втулки, а толкатель расположен в кожухе. 1834784 Пример Содержание элементов рабочего Установка инструмента в шпиндель - выход в "0" станка Обеспечивается управляюцей программой выход в позицию инструментального магазина «1!» - перемецение вдоль оси шпинделя в сторону инструментального магазина взятие инструмента Обеспечивается электро" автоматикой ОЬеспечивается программой выход шпинделя с инструментом из втулки магазина 11» выход в пОзицию обработки деталей Обеспечивается программой ОсвоЬождение инструмента от шпинделя - выход "0" станка I!» - выход в свободную позицию инструментального магазина - перемецение вдоль оси шпинделя в сторону инструмен- . тального магазина..3 " освобождение инструмента Обеспечивается программой ОЬеспечивается программой выход освобожд1енного шпинделя из зоны магазина «1I выхОд В позицию инструментального магазина Примечание. 1:одирование кадров программы выполнено в соответствии с ГОСТ 20933-78 применительно к системе ЧПУ 2С1!2 61 для станка 6Р13Ф3. 6 « « « Толчок шпинделя Зажим инструмента ее «е е е цикла Способ реализации е 1834784 1834784 Юаюис ик.К.2(Лчиугу.7К Составитель Ю;Култышев Техред M.Moðlåíòàë . Корректор А,Козориз Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагар на, 101 Заказ 2699 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5
