Помимо расширенных технологических возможностей, инструментальная головка подобного исполнения обладает высокой жесткостью и точностью, исключает возможность столкновения с узлами станка и обрабатываемой деталью.

Рисунок 22 - Схема инструментальной головки с двумя круговыми координатами:

1 -- суппорт; 2 -- поперечные салазки; 3 -- поворотный инструментальный блок; 4 -- поворотный корпус головки; 5 и 6 -- гнезда дли вращающегося и неподвижного инструментов

Накопителем инструментальной системы станка служит кассета
с инструментами, установленная на тележке, размещенной у правого торца станины станка с возможностью перемещения с шагом, равным расстоянию между гнездами кассеты. Емкость кассеты -- 48 инструментов. При необходимости кассета с помощью робокара автоматически заменяется на новую с подготовленным комплектом инструментов.

Базирующие поверхности вращающихся инструментов выполнены по разработкам фирмы Hertel (ФРГ) или с крутым конусом.

Мощность электродвигателей привода вращения инструмента в зависимости от типоразмера станка составляет 6,9, 8,7 и 12,6 кВт. | Диапазон частот вращения инструментальных шпинделей головок -- 30...2200 (30...3000) об/мин.

В инструментальных системах рассмотренных ранее станков серии WNC 500C и WNC 700C фирмы Voest--Alpine (Австрия) одновременно могут быть использованы револьверные многопозиционные головки и дисковый магазинный накопитель емкостью 15 инструментов, из которого требуемый инструмент с помощью манипулятора передается в гнездо шпинделя головки, установленной на поперечных салазках (компоновка станков описана выше).

Привод вращения инструмента головки 4 (рисунок 23) содержит
электродвигатель 11, связанный клиноременной 9, 10 и конической зубчатой передачами с инструментальным шпинделем 2. Угловое положение последнего контролируется роторным преобразователем 7.

Линейное перемещение головки в направлении, перпендикулярном плоскости направляющих салазок, осуществляется приводом, содержащим регулируемый электродвигатель 13, связанный клиноременной передачей 12 с винтом шарико-винтовой пары 14. Дискретность перемещения головки по оси Y--0,001 мм.

Угловое перемещение инструментальной головки 4 осуществляется электродвигателем 11 с дискретностью 0,01° при зафиксированном посредством пальца 20 шпинделе 2. При обкатке ведущей конической шестерни сцепленного с ней ответного зубчатого колеса, жестко связанного со шпинделем 2, происходит поворот головки, угловое положение которой при этом контролируется роторным преобразователем 15, сцепленным с корпусом головки зубчатой парой 10. При обработке головка 4 подтормаживается гидротормозом 5. Угловое положение головки через 90° фиксируется пальцем 17, перемещаемым штоком гидроцилиндра 75. Мощность электродвигателя 11 -- 5,4 кВт. Диапазон частот вращения инструментальных шпинделей -- 12...3000 мин. Линейное перемещение головки по оси У -- 160 мм. Приводы вращения инструментального шпинделя и линейного перемещения головки по координате У снабжены устройствами натяжения ремней.

Две последние рассмотренные схемы инструментальных систем свидетельствуют об устойчивой тенденции расширения технологических возможностей оборудования применительно к условиям серийного производства.

Рисунок 23 - Кинематическая схема инструментальной головки с двумя (линейной и круговой) координатами:

1 -- гидроцилиндр фиксации шпинделя головки; 2 --инструментальный шпиндель; 3 -- коническая зубчатая передача; 4 --поворотная головка; 5 -- гидротормоз; 6 и 16 -- зубчатые передачи; 7 и 15 -- роторные преобразователи; 8 -- электромагнитные муфты; 9 и 10 -- клиноременные передачи; 11--электродвигатель привода вращения инструмента и углового перемещения головки; 12 -- ременная передача; 13--электродвигатель привода линейного перемещения головки; 14 -- шариковая пара винт-гайка линейного перемещения головки; 17 -- палец-фиксатор головки; 18 -- гидропривод фиксации головки; 19 -- гидроцилиндр разжима шпинделя; 20 -- палец-фиксатор шпинделя

Ниже приведены основные параметры инструментальных систем токарных многоцелевых станков с магазинами.

Следует отметить, что наметившаяся одно время тенденция отказа в конструкциях токарных станков с ЧПУ от применения инструментальных систем с магазинами не получила своего развития при создании токарных многоцелевых станков, поскольку концепция таких станков именно с магазинными питателями и различными инструментальными головками обеспечивает большую жесткость конструкции и точность обработки, а также гибкость и мобильность оборудования.

Конструктивные схемы инструментальных систем с револьверными многопозиционными головками различаются:

количеством установленных на суппортах головок;

формой накопителя головки и расположением оси вращения накопителя относительно базовых поверхностей станка;

количеством накопителей в головке;

расположением инструментальных блоков на поверхностях накопителя;

количеством вращающихся инструментов в одной головке;

наличием или отсутствием индивидуального двигателя в приводе вращения инструментов, а также типом установленного двигателя;

местом связи инструментальных шпинделей с приводом (в поворотном накопителе-диске или в корпусе головки);

компоновкой, формой присоединительных элементов и базирующими поверхностями инструментальных блоков с вращающимся инструментом;

степенью автоматизации смены и установки инструментальных блоков с неподвижными и вращающимися инструментами.

Количество и размещение револьверных головок связаны с компоновками станков, которые были рассмотрены выше.

Важнейшим конструктивным элементом револьверных многопозиционных головок является узел фиксации и базирования, реализуемый обычно на плоских зубчатых парах.

В последнее время наиболее широко применяются головки без осевого перемещения диска накопителя, требующего вывода из зацепления неподвижного и подвижного плоских зубчатых колес. В этом случае перед поворотом диска, жестко связанного с плоским зубчатым колесом, в осевом направлении перемещается ответное базирующее зубчатое колесо, обеспечивая тем самым возможность свободного поворота диска в заданную позицию по кратчайшему пути, при этом угловой поворот диска контролируется роторным датчиком (преобразователем) перемещения.

В последнее время при разработках револьверных головок прослеживается тенденция к отказу от традиционных схем базирования и фиксации с использованием плоских зубчатых шестерен, отличающихся высокой сложностью технологических процессов изготовления. Компоновка и конструктивное исполнение головок все более приближается к прецизионным шпиндельным узлам.

На рисунке 24 показана схема револьверной многопозиционной головки, в приводе которой установлен регулируемый электродвигатель 2, связанный с датчиком 1. Ротор электродвигателя 2 жестко соединен с генератором волновой зубчатой передачи 3, гибкое колесо которой закреплено на валу 13 диска 6, установленном на подшипниках 5 и 7 в корпусе 4 головки. Закрепленный с помощью разжимных пружинных колец на валу 13 диск 6 выполнен с пазами, число которых равно количеству



Рисунок 24 - Схема револьверной головки с периферийной фиксацией:

1 -- роторный датчик; 2 -- регулируемый электродвигатель; 3 -- волновая зубчатая передача с остановленным жестким колесом; 4 -- корпус головки; 5 и 7 -- опорные подшипники; 6 -- диск; 8 -- фланец; 9 -- тормозные элементы; 10 -- диск; 11 -- гидропривод фиксации головки; 12 -- фиксирующий палец; 13 -- вал

инструментальных гнезд диска 10 и с которыми взаимодействует фиксирующий палец 12, оснащенный гидроприводом 11. К корпусу 8 крепится фланец 8, в котором с возможностью периодического взаимодействия с диском 10 размещены тормозные элементы 9; перемещение их осуществляется при подаче давления.

Поворот диска 10 с инструментами из позиции в позицию производится при отведенном фиксирующем пальце 12 приводом, включающим электродвигатель 2 и волновую передачу 3. В заданном положении диск 10 фиксируется пальцем 12 и тормозится элементами 9.

Конструкция головки обеспечивает реверсирование и установку заданного инструмента при угловом перемещении диска 10.

Частота вращения диска 5--20 мин^-1. Передаточное отношение волновой зубчатой передачи -- 20.

К достоинствам рассмотренной схемы головки следует отнести простоту конструкции, обусловленную использованием унифицированных элементов, высокую жесткость и точность.

Следует ожидать в перспективе отказ от механических фиксирующих устройств и переход на следящий привод, обеспечивающий получение неограниченного количества позиций, высокую точность и жесткость.

Обычно револьверные головки токарных многоцелевых станков имеют индивидуальный привод вращающихся инструментов, оснащенный автономным электродвигателем; значительно реже применяются приводы совмещенного типа, когда движение инструменту передается с главного привода станка (модель 11Б40ПФ4 Новосибирского станкозавода, модель TNC 30D и др. фирмы Traub). Последняя схема позволяет осуществлять резьбофрезерование и обработку многогранников.

При размещении вращающихся инструментов на головках оси инструментальных шпинделей, установленных в головках или блоках, в зависимости от выполняемых операций имеют следующие положения, по отношению к оси вращения шпинделя и другим базовым поверхностям станка: осевое; радиальное (перпендикулярное к оси шпинделя и параллельное плоскости направляющих поперечных салазок); перпендикулярное к оси шпинделя и к плоскости направляющих поперечных салазок; под произвольным углом к оси шпинделя.

В дисковых накопителях револьверных многопозиционных головок гнезда для неподвижного и вращающегося инструмента располагаются на торце (зеркале) или на периферии диска. Последнее решение обычно применяется в головках, установленных в патронно-центровых станках. Б некоторых случаях на периферии головок применяется двухрядное расположение гнезд -- один ряд для неподвижных инструментов, другой -- для вращающихся.

Анализ показывает, что для 95% деталей, обрабатываемых на станках, вполне достаточно 5--6 вращающихся инструментов, используемых в одной наладке. Наличие в накопителе 8--10 и более гнезд для установки вращающихся инструментов является во многих случаях избыточным и создает «страховочный запас» технологических возможностей, часто не реализуемых в работе и удорожающих конструкцию.

Ниже приведены данные об общем числе установленных в револьверных головках инструментов и количестве вращающихся инструментов для многоцелевых станков различных изготовителей.

Привод инструментальных шпинделей по месту размещения ведущих звеньев (по отношению к шпинделю) может реализоваться по двум схемам: с размещением ведущих звеньев: в поворотном диске (накопителе) револьверной головки (с внутренним размещением привода); с внешним приводом, размещенным в неподвижном корпусе револьверной головки.

В первом случае (рисунок 25, а) движение от электродвигателя посредством ременной зубчатой передачи передается на центральный вал, от которого через конические зубчатые передачи -- на инструментальные шпиндели или промежуточные валы с муфтами, с которыми сцепляются приводные муфты инструментальных блоков. Максимальное число вращающихся инструментов а головке-4 .

Недостаток данной схемы привода -- повышенный уровень шума, вращение инструментальных шпинделей в незагруженных позициях. Такими же недостатками обладает и схема, в которой движение от электродвигателя передается на инструментальные шпиндели посредством ременной зубчатой передачи, ремень которой охватывает одновременно несколько ведомых шкивов", соединенных с инструментальными шпинделями накопителя (рисунок 25, б).

В схеме привода, размещенного в неподвижном корпусе блока (рисунок 25, в), шпиндель инструментального блока, находящегося в позиции обработки, сцепляется с ведущим валом привода посредством включаемой или подпружиненной муфты. Такое выполнение привода вращающегося инструмента обеспечивает значительное упрощение конструкции, уменьшение уровня шума, а также повышение точности и жесткости механизма при одновременном увеличении количества устанавливаемых в головке вращающихся инструментов (во всех ее позициях), возможность передачи на инструментальный шпиндель большого крутящего момента.

Рисунок 25 - Кинематические схемы привода вращения инструмента револьверных головок:

а -- центральный привод: б и в -- прямой и угловой инструментальные блоки; 2 -- диск головки; 3 и 4 -- конические зубчатые колеса; 5 -- промежуточный вал с полумуфтами,; 7 -- электродвигатель привода инструмента; 8 и 10 -- шкивы; 9 -- зубчатый ремень; 11 -- корпус головки; 12 -- центральный вал; 6 -- боковой привод (с одновременным охватом нескольких ведомых шкивов): 1 и 6 -- шкивы; 2 и 4 -- угловой и прямой инструментальные блоки; 3 -- диск головки; 5 -- зубчатый ремень; 7 -- электродвигатель привода инструмента; 8 -- корпус головки; в -- привод, размещенный в корпусе головки: 1 -- промежуточный вал с полумуфтой; 2 и 4 -- прямой и угловой инструментальные блоки; 3 -- диск головки; 5 -- зубчатые ремни; 6, 7, 10 -- шкивы; 8 -- электродвигатель приводи инструмента; 9 -- корпус головки

Для вращения инструментов револьверных многопозиционных головок используется, как правило, регулируемый привод на базе электродвигателей постоянного тока или асинхронных электродвигателей с частотным регулированием. В ряде случаев используются электродвигатели специального исполнения, позволяющие повысить технологические возможности оборудования.

На рисунке 26 приведена характеристика привода с асинхронным регулируемым электродвигателем серии 1ГТ 5102-ОАСО с встроенным редуктором, устанавливаемым в револьверных головках типа 05.472 упомянутого выше изготовителя.

Ниже даны основные технические параметры револьверных головок зарубежного производства, схемы исполнения' которых рассмотрены выше (параметры головок других фирм аналогичны упомянутым [10];), а также технические данные револьверных многопозиционных головок отечественного производства. Сравнительный анализ показывает, что эти параметры достаточно близки. Револьверные головки отечественных станкозаводов уступают пока зарубежным аналогам главным образом по времени поворота из позиции в позицию, верхнему пределу частот вращения инструментальных шпинделей, надежности их работы.

n, мин

Рисунок 26 - Характеристика привода вращающегося инструмента

5. Инструментальная оснастка токарных многоцелевых станков

К инструментальной оснастке токарных многоцелевых станков предъявляются следующие основные требования:

унификация основных элементов блоков и других деталей для неподвижного и вращающегося инструментов;

высокая жесткость и точность конструктивных элементов инструментальных блоков и других деталей;

высокая стабильность и надежность фиксации блоков и инструмента;

передача высокой скорости и крутящего момента на вращающийся инструмент;

возможность регулирования частоты вращения инструментального шпинделя блока;

возможность смены инструмента в блоке в ручном и автоматическом режимах;

подача СОЖ к инструменту и обдув сжатым воздухом (обмыв СОЖ) посадочных поверхностей при автоматической смене блоков.

За рубежом разработки по созданию инструментальной оснастки ведутся как станкостроительными фирмами-разработчиками токарных многоцелевых станков, так и фирмами, специализирующимися в данной области.

Среди первых следует отметить фирмы Okuma, Ikegai, Tochiba, Mitsubishi (Япония), Gildemeister, Traub, Index (ФРГ), к их числу относятся также американские, австрийские и французские фирмы.

Среди специализированных фирм следует выделить разработки фирм Sauter, Krupp-Widia, Hertel (ФРГ), Illinois Tool Works,-General Electric, Kennametal (США), Sandvic (Швеция), Baruf-faldi Frizioni (Италия) и др.

Точность позиционирования инструментальных блоков составляет ±2...±3 мкм при усилии зажима 1500--2500 кгс.

Конструкция блоков допускает использование привода с мощностью до 8 кВт при частоте вращения инструмента до 5000-- 6000 мин^-1 и крутящем моменте до 100--150 Н-м.

Базирование инструментальных блоков осуществляется по цилиндрическим (ОСТ 2 416-2--78) или коническим хвостовикам или торцовым зубьям.

При автоматической смене блоков используются пружинные V или гидравлические устройства зажима, применяется автоматическая система опознания блоков с использованием электронного устройства и кода блока. Закрепление блока производится перемещающимся в поперечном направлении под воздействием пакета тарельчатых пружин или гидроцилиндра стержня, на торце которого выполнена мелкомодульная зубчатая нарезка, взаимодействующая с нарезкой блока и обеспечивающая поджим базового торца блока к корпусу головки и фиксацию цилиндрического хвостовика. При наличии конического хвостовика закрепление блока осуществляется осевым перемещением последнего с помощью пакета тарельчатых пружин. Разжим инструментальных блоков осуществляется с помощью отдельного гидропривода.

Инструментальные блоки станков с револьверными многопозиционными головками снабжены базирующими элементами, выполненными также либо в виде цилиндрических хвостовиков с рейкой (по ОСТ 2 416-2--78), либо в виде центрирующих цилиндрических хвостовиков в сочетании с фланцами, закрепляемыми на зеркале или периферии диска головки.

Система инструментальной оснастки создается с учетом технологических возможностей станка и конструктивных особенностей его узлов. Обычно она включает держатели-блоки вращающегося и неподвижного инструмента, причем эти блоки должны быть максимально унифицированы по присоединительным поверхностям, элементам, взаимодействующим с захватными устройствами робота (манипулятора).

Номенклатура блоков должна обеспечивать закрепление инструментов и оправок, имеющих различные присоединительные поверхности (цилиндрические, нормальные и укороченные конусы и т. д.).

Номенклатура инструментальной оснастки токарных многоцелевых станков включает: прямые и угловые блоки для сверлильно-фрезерных работ; прямые и угловые блоки для резьбонарезания; прямые и угловые блоки для дисковых фрез; план-суппортные блоки; многошпиндельные головки блоки для шлифовальных кругов.,

На рисунке 28 показаны схемы блоков для отдельных видов инструментов, при этом предусмотрена передача крутящего момента на инструментальный шпиндель или ведущий вал блока через муфту, размещенную на валу или шпинделе, установленных в расточке центрирующего элемента. Такое решение может быть рекомендовано

Рисунок 27 - Инструментальный блок:

1 -- цанга; 2 -- корпус; 3 -- инструментальный шпиндель; 4 -- зажимной палец с «мышиным» зубом; ,5 -- зубчатая муфта; 6 -- подшипники опор инструментального шпинделя; 7 -- упор



Рисунок 28 - Кинематические схемы инструментальных прямых и угловых инструментальных блоков

для небольших станков, поскольку в данном случае габариты центрирующего элемента в значительной мере ограничивают размеры инструментального шпинделя (рисунок 27). При выполнении блока с внешним расположением ведущего вала и муфты возможно обеспечить передачу на инструмент больших крутящих моментов и существенно повысить жесткость и точность инструментального шпинделя (рисунок 29).

Рисунок 29 - Инструментальные блоки с внешним расположением ведущего вала и муфты

Недостатками рассмотренных решений инструментальной системы являются невысокая универсальность, уровень автоматизации и невозможность «подпитки» в ряде случаев инструментом при работе в «безлюдном» режиме. Весьма успешной попыткой устранения упомянутых недостатков является разработка гибкой системы инструментов (FTS) фирмы Hertel (ФРГ), которая включает следующие основные элементы: сменные головки с неподвижным и вращающимся инструментом, накопители (магазины) различного исполнения, расположенные вне рабочей зоны станка манипулятор, обеспечивающий передачу сменных головок к станку и обратно, инструментальная многопозиционная головка самого станка с механизмами поворота и приводом вращения инструмента. Торцовое зубчатое соединение типа «Хирт» обеспечивает высокую точность фиксации сменных инструментальных головок и восприятия нагрузок при резании .

Базирующие элементы блоков выполнены либо в виде цилиндрических хвостовиков с рейкой, либо в виде центрирующих цилиндрических хвостовиков с фланцами. В последнем случае блоки крепятся к головке винтами. Предусмотрено исполнение сменных головок с наружными диаметрами зубчатых муфт 40, 63 и 80 мм.

В корпусах блоков имеются каналы для подвода СОЖ к режущему инструменту, а также жидкости и воздуха для очистки зубьев муфты.

Посадочные места головок с неподвижным и вращающимся инструментом унифицированы, что позволяет устанавливать в рабочие позиции сменные головки с различными инструментами, в зависимости от вида выполняемой операции.

На станок головки с инструментами передаются с помощью роботов или манипуляторов из питателя, емкость которого может составлять от 12 до 240 инструментов. Применяется кодирование гнезд питателя. Управление системой FTS, осуществляемое на основе программируемого контроллера, обеспечивает выполнение следующих функций: перемещение инструментов при их смене; обмен данными с системой управления, включающими обозначение накопителя, номер инструмента, идентификацию кода инструмента, кодирование и идентификацию гнезд накопителя, величину коррекции, радиус закругления пластины, стойкость (число обработанных деталей), режимы обработки.

Инструментальная система типа BTS [12], разработанная фирмой Sandvic (Швеция), содержит те же основные элементы, которые включены в систему FTS, и отличается только конструктивным исполнением элементов базирования и крепления.

6. Выводы и рекомендации

Одним из основных направлений развития машиностроения является создание гибких производств, способных обеспечивать изготовление новых изделий в заданные сроки при оптимальных затратах. Такие производства, наряду с гибкостью и мобильностью, должны обеспечивать полный цикл обработки деталей на минимальном количестве станков.

Токарные многоцелевые станки в наибольшей степени отвечают требованиям как гибких производств, так условиям современного машиностроения в целом. Опыт внедрения и эксплуатации токарных многоцелевых станков показал, что более высокая по сравнению с обычными станками с ЧПУ загрузка этого оборудования сопровождается ростом производительности и качества обработки, уменьшением потребности в площадях, экономией основных фондов. Внедрение токарных многоцелевых станков позволит в значительной степени решить задачу уменьшения дифицита станочников.

Разработка токарных многоцелевых станков должно проводиться на основе тщательного технологического анализа номенклатуры обрабатываемых деталей, с учетом перспективы изменения параметров точности, сложности, материалов, а также совершенствования технологических процессов механической обработки, в т. ч. возможности повышения уровня концентрации разнородных технологических операций (включая термообработку, сборку и т. д.).

Анализ показывает, что большая часть токарных многоцелевых станков, предназначенных для обработки общемашиностроительных деталей, создается на базе токарных станков с ЧПУ путем оснащения их дополнительным приводом полярной координаты (С) и приводом вращающегося инструмента, размещенным на инструментальной головке.

Повышение концентрации технологических операций при патронной обработке достигается за счет компоновочных решений предусматривающих, в частности, оснащение станка дополнительной шпиндельной бабкой, выполненной неподвижной и установленной параллельно основной, или подвижной в осевом направлении и установленной оппозитно по отношению, к основной шпиндельной бабке; шпиндельные бабки (основная и дополнительная) могут быть выполнены и поворотными. .

Изменение положения детали для полной обработки осуществляется с помощью кантователей -- автономных, размещенных на станке (на тактовом столе) или встроенных в руку робота, а также револьверной головки, снабженной захватным вращающимся устройством.

Расширение технологических возможностей токарных многоцелевых станков, предназначенных для обработки отраслевых деталей повышенной сложности и точности, обеспечивается посредством компоновочных решений, предусматривающих оснащение станков дополнительными управляемыми координатами (линейными и полярными) с возможностью обработки детали под произвольным углом к оси вращения, нарезания крупных резьб и т. д.

Для унификации узла шпиндельной бабки в различных исполнениях станка рекомендуется выполнять привод полярной координаты шпинделя в виде автономного блока, легко стыкуемого с приводом главного движения (скоростного вращения) шпинделя. Привод полярной координаты должен обеспечивать высокую жесткость и точность, отсутствие люфтов, высокую надежность и КПД. Выбор схемы привода полярной координаты должен осуществляться с учетом областей применения станков и его конструктивных параметров (точности, жесткости, надежности, габаритов и металлоемкости).

Рекомендуется оснащать шпиндельные узлы токарных многоцелевых станков тормозными устройствами, работающими в двух режимах -- подтормаживания (для выборки люфта при позиционировании и контурном фрезеровании) и полного торможения (при позиционной обработке -- внецентровом сверлении и рассверливании, нарезании резьб и т. д.).

Инструментальные системы токарных многоцелевых станков выполняются в виде:

инструментальных головок (с одним или двумя гнездами), связанных роботом (манипулятором) с магазином неподвижных и вращающихся инструментов;

линейных накопителей инструментов и головок, размещенных на поперечных салазках станка;

револьверных многопозиционных головок;

комбинированных устройств, включающих установленные на поворотной стойке револьверную головку с неподвижным инструментом и инструментальную головку (с одним гнездом) для вращающегося инструмента.

Головки снабжены приводом вращения инструментов. Головки инструментальных систем с магазинами могут быть выполнены с двумя полярными или с одной полярной и одной линейной управляемыми координатами, обеспечивающими значительное расширение технологических возможностей станка путем осуществления обработки немерным инструментом или под произвольным углом.

Рекомендуется оснащать инструментальные головки приводом с регулируемым электродвигателем, позволяющим оптимизировать режимы обработки с использованием современных высокопроизводительных режущих инструментов.

Емкость дисковых револьверных головок токарных многоцелевых станков в нормальном исполнении составляет 12--18 инструментов (из них 6 и более вращающиеся). Такое исполнение вполне достаточно для обработки номенклатуры общемашиностроительных деталей в обычных условиях.

Исходя из анализа разработанных схем привода вращающегося инструмента, рекомендуется в револьверных головках в основном применять схему с внешним вводом, обеспечивающим вращение инструмента, находящегося в рабочей позиции. Данная схема привода обеспечивает большую точность, существенное повышение нагрузочных характеристик привода, упрощение конструкции при одновременном снижении уровня шума.

Широкая номенклатура инструментальных блоков токарных многоцелевых станков, а также необходимость автоматической «подпитки» инструментальной системы при работе в «безлюдном» режиме обусловливают переход к унифицированной конструкции базирующих поверхностей (цилиндрические хвостовики с рейкой по ОСТ 2-416--78; укороченные конусы и т. д.) для вращающихся и неподвижных инструментов.

Унификация базирующих поверхностей и других элементов инструментальных блоков является основой серийного производства высокоточной оснастки специализированными предприятиями отрасли.

7. Конструкции пружинно-зубчатых муфт

7.1 Область применения

По количеству конструктивных разновидностей группа пружинных предохранительных муфт является наиболее разнообразной и обширной.

Общим для всех конструкций является то, что замыкание кинематической цепи осуществляется с помощью пружин, поставленных с начальным натяжением. Почти все пружинные предохранительные муфты работают по одному принципу -- при превышении расчетной величины крутящего момента происходит относительное перемещение полумуфт и разрыв силовой цепи. Рабочие элементы полумуфт обычно выполняют в виде зубьев, кулачков, шариков или роликов. Поэтому разрыв силовой цепи происходит скачкообразно и сопровождается сильным износом соприкасающихся поверхностей, резкими колебаниями, нагрузки в приводе и большим шумом. Мероприятия, направленные на уменьшение износа рабочих элементов муфты (изготовление контактных поверхностей рациональной формы, введение ограничителя, обеспечивающего срабатывание муфты при одном скачке, ускорителя, дополнительно воздействующего на отключаемые части, и др.), приводят к усложнению конструкции таких муфт и их удорожанию.

При конструировании пружинных предохранительных: муфт необходимо предусматривать возможность их регулировки, позволяющей изменять коэффициенты запаса сцепления, а значит, и величину передаваемого крутящего момента. Это достигается регулировкой первоначального сжатия пружин. Величина крутящего момента, передаваемого муфтой, зависит также от угла контакта рабочих элементов полумуфт и коэффициента трения между подвижными элементами.

Пружинные предохранительные муфты применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов и в приводах с малыми инерционными массами.

Расчет таких муфт, в основном, сводится к определению размеров пружины, которая должна обеспечивать передачу максимального крутящего момента и выключение муфты,-при перегрузке привода.

7.2 Конструкции муфт

7.2.1 Пружинно-зубчатая муфта

На рисунке 30 показана конструкция пружинно-зубчатой муфты. Устройство муфты следующее. Крутящий момент от звездочки с полумуфтой 3 на вал 1 передается через зубья полумуфты 2, фланцевую втулку 4 и шпонку 5. При превышении расчетной величины крутящего момента осевая составляющая усилия, действующего на зубья, сожмет

пружину 7, и зубья выйдут из зацепления, в результате чего будет прервана кинематическая цепь (механизм остановится). При устранении перегрузки, зубья полумуфт 2 и 3 снова войдут в зацепление, и кинематическая цепь будет восстановлена.

Рисунок 30 - Пружинно-зубчатая муфта

1 - вал;

2 - полумуфта;

3 - звездочка с полумуфтой;

4 - фланцевая втулка;

5 - шпонка;

6,8 - упорные шайбы;

7 - пружина;

9 - гайка.

станок токарный муфта инструмент

7.2.2 Пружинно-зубчатая муфта (разновидность 2)

Полумуфта 1 (рисунок 31, а) с радиально расположенными зубьями неподвижно установлена на валу 2. Форма профиля зубьев представлена на рисунке 31,6.

Рисунок 31 - Пружинно-зубчатая муфта

В существующих конструкциях муфт угол а равен 30--40° На ступице полумуфты 1 свободно посажена полумуфта 3 выступы радиально расположенных зубьев которой входят во впадины зубьев полумуфты 1. В рассматриваемой конструкции полумуфта 3 представляет собой зубчатое колесо, входящее в основную кинематическую цепь привода. Полумуфты 1 и З прижаты друг к другу пружиной 4, предварительное натяжение которой регулируется гайкой 5.

При возрастании передаваемого крутящего момента до величины, превышающей предельное значение, усилие пружины становится недостаточным для того, чтобы уравновесить осевую силу, возникающую при этом на зубьях полумуфт. Происходит деформация пружины за счет перемещения полумуфты 3 вдоль оси вала, а при значительной перегрузке -- размыкание силовой цепи. Расчетные формулы для пружинно-зубчатых муфт выводятся из условия равновесия сил, действующих на полумуфту 3.

Литература

1. Ельчанин Ю.М., Итин А.М., Карякин В.Н., Федоров В.И. Применение и конструктивные особенности токарных многоцелевых станков. -- М.: ВНИИТЭМР, 1987, 48 с. 25 ил. (Технология, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Серия 1. Металлорежущее оборудование и средства технологического оснащения. Обзорн. информация, вып. 6.).

2. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных втузов./ Под ред. В.Э. Пуша. - М.: Машиностроение, 1985. - 256 с., ил.

3. Обработка на станках с числовым программным управлением: Справ. пособие./ Под ред. И.А. Каштальяна, В.И. Клевзовича. - Мн.: Выш. шк., 1989. - 271 с.: ил.

4. Приспособления для металлорежущих станков. Расчеты и конструкции./ Под ред. М.А. Ансерова. - М.: Машиностроение, 1966. - 651 с.: ил.

5. Проектирование металлорежущих станков. - 3-е изд., перераб. и доп./Под ред. Г.А. Тарзиманова. - М.: Машиностроение, 1980. - 288с., ил.

6. Станочное оборудование автоматизированного производства: Учебник / Под ред. В.В. Бушуева. - М.: Станкин, 1993.

7. Каталог «gildemeister».

8. http://www.gildemeister.com/

Размещено на Allbest.ru