CS204292B1 - Poloautomatický soustruh - Google Patents

Description

Vynález se týká poloautomatického soustruhu s alespoň jedním vřetenem v upínacím vřeteníku a s nástrojovou hlavicí uspořádanou otočně na křížovém suportu pohyblivém po jeho loži.

Snaha po zvyšování produktivity při obrábění obrobků rotačních tvarů na poloautomatických soustruzích vede často ke koncepcím značně složitým, které pak nedovolují vyrábět takové stroje ekonomicky a s vynaložením nákladů, které by byly přijatelné i z hledisek investičního zatížení jejich upotřebitelů. Jednou z takových zásadních tendencí je realizace požadavků obrobení obrobku z obou stran na jednom stroji. Tento požadavek vede k velmi komplikovaným řešením, které jsou charakteristické uspořádáním dvou upínacích nástrojových vřeten v jedné ose ve dvou osově pohyblivých vřetenících, anebo osovou přesuvností takových vřeten ve dvou stabilních, proti sobě postavených vřetenících. Při kombinaci s požadavkem vyšší produktivity takového stroje dochází k další komplikaci tím, že v prostoru mezi těmito vřeteny často uspořádanými v několika dvojicích ve stroji je uložen krokově natáčivý buben pro upnutí obrobků, které se jednotlivými nástrojovými vřeteny opracovávají postupně z obou stran. Tyto stroje jsou sice vysoce produktivní, ale nejsou schopny opracovávat vnější rotační plochy na obrobcích po celé jejich délce, neboť obrobek musí být upnut na bubnu otáčejícím se krokově mezi nástrojovými vřeteny. Vedle této nevýhody má toto koncepční pojetí poloautomatického soustruhu navíc nedostatek v tom, že jde téměř vždy o konstrukci speciálně přizpůsobovanou typu obrobku, tedy o konstrukci, která se nedá využívat univerzálněji. To vede dále i k tomu, že její konstrukční celky mají svou omezenou použitelnost a nejsou aplikovatelné i u jiných typů obráběcích strojů, což přirozeně má nepříznivý vliv na výrobní náklady.

Dosavadní konstrukční koncepce takových strojů je charakteristická tím, že je řešena výlučně z hlediska funkčního a nebere v úvahu kromě opracovatelnosti co nejširšího rozsahu typických obrobků už žádná jiná hlediska. Jedním z takových opomíjených hledisk je tedy hledisko efektivnosti výroby samotného stroje, tedy otázka uplatnění stavebnicového principu. Takového principu se dosud používá hlavně u výrobních linek, u nichž jsou výrobní zařízení sestavována z typizovaných pracovních i pomocných jednotek. Takového principu však v současné souvislosti s funkčními požadavky na stroj u klasických strojů nebylo dosud použito.

Samotný stavebnicový princip koncepčního řešení obráběcích strojů nejrůznějších druhů je znám, ale jeho uplatnění ve spojitosti s maximální jednoduchostí a přitom vysokou univerzálností a vysokou produktivitou pracovních funkcí stroje se dosud nepodařilo uspokojivě vyřešit.

Dosavadní nedostatky koncepčních řešení poloautomatických soustruhů s využitím stavebnicových principů odstraňuje poloautomatický soustruh podle vynálezu, jehož podstatnými znaky jsou jednak samotná nástrojová hlavice uspořádaná otočně na křížovém suportu a vybavená na dvou protilehlých stranách pevně uchycenými nástroji pro vnitřní operace souosé s obrobkem či jeho polotovarem, zatím co druhé dvě protilehlé její strany jsou vybaveny dvojicemi pevných nožových držáků pro vnější soustružnické operace na obrobku, pro který jsou mezi dvojicemi těchto nožových držáků v hlavici vypracována vertikální drážková vybrání, jejichž hloubka ve směru upínacího vřetena je rovna alespoň celé volné délce nejdelšího, tímto soustruhem opracovatelného polotovaru obrobku, a jeho šířka je větší než největší průměr polotovaru tohoto obrobku, jednak obrobkový vřeteník, opatřený alespoň jednou dvojicí upínacích vřeten uspořádaných souose, případně navzájem rovnoběžně a vybavených upínači na navzájem opačných stranách obrobkového vřeteníku a jednak i to, že tato upínací vřetena jsou uspořádána jako horizontálně orientované dvojice, které při počtu větším než jedna jsou uspořádány nad sebou právě tak, jako v takovém případě jsou uspořádána i nástrojová seskupení nástrojové hlavice.

Výhody, které poskytuje toto koncepční řešení konstrukce poloautomatického soustruhu, vynikají především při použití číslicového řízení jeho funkcí. Otočná nástrojová hlavice, uspořádaná na křížovém suportu stroje, jejíž otočné pohyby včetně pohybů jejího křížového suportu jsou řízeny systémem číslicového řízení, je vybavena pevně upnutými, předem seřízenými nástroji pro vnitřní operace na obrobku i předem seřízenými pevnými nožovými držáky. To má předně výhodu v nízkých pořizovacích nákladech, neboť veškeré stavění nástrojů vzhledem k ose i čelu obrobku a jejich pracovní pohyby — tedy pohyby nástrojové hlavice — obstarává číslicový řídicí systém. Výhoda uvedeného řešení obrobkového vřeteníku spočívá především v tom, že zatím co jedno vřeteno nese obrobek podrobovaný předepsaným třískovým operacím, může být do druhého vřetene upínán surový polotovar obrobku, anebo obrobek už v předchozích pracovních cyklech z jedné strany opracovaný, a to za opačnou část než v předchozím vřetenu, aby se obrobek dal opracovat i z druhé strany. Velkou předností je uspořádání takových dvojích upínancích vřeten ve vřeteníku v alespoň dvou etážích nad sebou, což přirozeně vynucuje i stejné dvouetážové uspořádání nástrojových seskupení na nástrojové hlavici. Takto uspořádaný soustruh opracovává pak dvě součásti současně a při podstatně nižších nákladech zdvojnásobuje svou produkci.

Blíže vyniknou tyto výhody na podkladě popisu jednoho příkladu konkrétního řešení poloautomatického soustruhu, který je na výkresech znázorněn v provedení se dvěma etážemi dvojic upínacích vřeten vc vřeteníku. Na výkresech je na obr. 1 nárys, na obr. 2 půdorys a na obr. 3 bokorys stroje podle vynálezu.

Stroj — tedy poloautomatický soustruh — znázorněný na výkresech bez řídicího systému, sestává z lože 1 (obr. 1 až 3), k němuž je z boční strany připojen sokl 2 s upínacím vřeteníkem 3 (obr. 1,2), z křížového suportu tvořeného saněmi 4 (obr. 1) pohyblivými po podélných vedeních 5 (obr. 2, 3) a nesoucími na své horní straně příčná vedení 6 (obr. 1 až 3) pro druhou část tohoto křížového suportu, totiž pro příčný stůl 7.

Upínací vřeteník 3 je otočný kolem vertikální osy 8 a je stavitelný v polohách po 180°. V jeho skříni jsou zabudovány v popisovaném provedení dvě dvojice navzájem rovnoběžných upínacích vřeten 9 (obr. 1, 2) uspořádaných ve dvou etážích nad sebou. Roviny jejich os 10,11,12 a 13 jsou rovnoběžné. Jednotlivá vřetena 9 v dvojicích jsou opatřena upínači 14 po navzájem opačných stranách upínacího vřeteníku 3. Pohon vřeten 9 není na výkresech znázorněn, ale je řešen tak, aby vždy to vřeteno 9 dvojice, které je odvráceno svým upínačem 14 vně stroje, tj. na opačnou stranu než na které je pracovní prostor stroje, bylo odpojeno od svého náhonu a umožňovalo tak uvolnit obrobek 15 (obr. 1, 2) z upínače 14 a nahradit jej polotovarem 16 určeným k opracovávání.

Na popsaném křížovém suportu tvořeném sáněmi 4 a příčným stolem 7 — vlastně přímo na něm — je uspořádána čtyřpolohová otočná nástrojová hlavice 17 (obr. 1 až 3) se dvěma etážemi nástrojových seskupení. Jedna boční stíná 18 nese předně dvě dvojice nástrojů pro vnitřní obrábění, například vrták 19, vyvrtávací tyč 20 a další vrták 21, protější její boční stěna 22 nese například také vyvrtávací tyč 23, výstružník 24 a závitník 25 (obr. 2). Všechny tyto nástroje jsou pevné a jsou seřízeny mimo stroj na potřebné rozměry obrobku

15. Tím je dosaženo jednoduchého provedení nástrojové hlavice 17 a přirozeně jejích nízkých pořizovacích nákladů. Druhá dvojice jejích bočních stěn, totiž stěny 26 a 27 slouží k uchycení nožových držáků 28 s noži 29 předem seřízenými na potřebné vnější průměry obrobku 15.

Vzhledem k tomu, že veškeré pracovní pohyby koná nástrojová hlavice 17, řízená neznázorněným systémem číslicového řízení, a tato obstarává provedení jak vnějších, tak i vnitřních operací na daném obrobku, je její tvar tomu přizpůsoben. Je totiž na těch bočních stěnách 26 a 27, které nesou pevné nožové držáky 28 opatřena vertikálními drážkovými vybráními 35 (obr. 1, 2), jejichž hloubka H ve směru os 10, 11, 12, 13 (obr. 1) upínacích vřeten 9 je rovna alespoň celé volné délce L polotovaru 16 (obr. 1) nejdelšího, tímto soustruhem opracovatelného obrobku 15, a jeho šířka je větší než největší průměr polotovaru 16 tohoto obrobku 15. Pohyby křížového suportu obstarávají pohybové šrouby 30 — a to jak u příčného stolu 7, tak i u podélně pohyblivých saní 4 — poháněné hydromotory 31 (obr. 1 až 3). Vedení 5 i 6 jsou kryta článkovými přesuvnými kryty 32. Proti rozstřiku chladicí emulze — pokud se tato při obrábění použije - slouží kryty 33 (obr. 3).

Při větší produkci třísek lze pod lože 1 zabudovat transportér třísek 34, který je na obr. 1 znázorněn jen obrysovými čárkovanými čarami.

Soustruh v tomto koncepčním provedení se se systémem číslicového řízení stává vysoce produktivním poloautomatem, u něhož je nutné pouze ručně nakládat polotovary nebo částečně z jedné strany už obrobené součásti do upínače, upínat je anebo hotové uvolňovat a odebírat. Ale i tyto operace se dají zvládat automaticky za pomoci známých mechanických operátorů. Zejména v provedení se štyřmi upínacími vřeteny uspořádanými jako dvě paralelní dvojice o dvou spolu rovnoběžných rovinách je dosahováno vysoké produktivity stroje při relativně nízkých pořizovacích nákladech na stroj. Pracovník pouze upíná, anebo kontroluje upínám polotovarů 16 do upínačů v poloze II označené takto na obr. 1 a 2, případně v této poloze upínacího vřeteníku 3 uvolňuje či kontroluje uvolnění obrobku 15. Otáčením upínacího vřeteníku 3 kolem svislé osy 8, rovnoběžné se svislou osou 36 nástrojové hlavice 17, dostane se polotovar 16 do pracovního prostoru stroje a řídicí číslicový systém zapne otáčení tohoto upínacího vřetene 9. Jde tu tedy o změnu polohy tohoto upínacího vřetene 9, které se otáčením upínacího vřeteníku 3 o 180° dostane z polohy II do polohy I, v níž probíhá obrábění polotovaru 16. To se děje záběrem příslušných nástrojů upnutých v nástrojové hlavici 17. Na obr. 2 je znázorněna její poloha při pohybu směrem k polotovaru 16, kdy jsou na polotovaru prováděny vnější soustružnické operace za posuvu nástrojové hlavice 17 proti polotovaru 16 působením nožů 29 v nožových držácích 28; polotovar 16 při nich relativně zajíždí do drážkového vybrání 35 v nástrojové hlavici 17. Po ukončení těchto vnějších operací se křížový suport s nástrojovou hlavicí

PŘEDMĚT

1. Poloautomatický soustruh s alespoň jedním upínacím vřetenem v obrobkovém vřeteníku a s nástrojovou hlavicí, uspořádanou otočně na křížovém suportu, pohyblivém po jeho loži, vyznačený tím, že jeho nástrojová hlavice (17) je vybavena na dvou protilehlých stranách (18, 22) pevně uchycenými nástroji (19,20,21, 23,24,25) pro vnitřní operace souosé s obrobkem (15) či jeho polotovarem (16), zatím co druhé dvě protilehlé strany (26, 27) nástrojové hlavice (17) jsou vybaveny dvojicemi pevných nožových držáků (28) pro vnější soustružnické operace na obrobku (15), pro který jsou mezi dvojicemi nožových držáků (28) v hlavici (17) vytvořena vertikální drážková vybrání (35), jejichž hloubka (H) ve směru osy (10, 11, odsune zpět do bezpečné vzdálenosti dané délkoju vyložení nástrojů pro vnitřní obrábění a otočí se o 90° například boční stěnou 18 proti čelu polotovaru 16. Pak příčným posuvem se ustaví tak, aby příslušný nástroj, například vrták 21, se dostal do osy tohoto polotovaru 16, čili do osy vřetene 9 v poloze I. Posuvem proti polotovaru 16 se provede například předvrtání tímto vrtákem 21, posléze po opětném zajetí vratným pohybem do výchozí polohy se přestaví příčným posuvem nástrojová hlavice 17 tak, aby se sesouhlasily osy vřetene 9 v poloze I a vrtáku 19, jímž se vrtání zvětší a nakonec stejnými pohyby nástrojové hlavice 17 se provede vyvrtávací tyčí 20 s vyvrtávacím nožíkem dokončení vyvrtaného otvoru na přesný průměr.

V případě jednodušších obrobků 15 se vystačí s osazením jedné boční stěny nástrojové hlavice 17 nástroji pro vnější operace a druhé její boční stěny nástroji pro vnitřní operace. Pak lze využít zbývajících dvou bočních stěn této hlavice 17 k osazení nástroji pro provedení vnějších a vnitřních soustružnických úkonů z druhé strany obrobku 15, který je pak v jednom cyklu otáčení hlavice 17 opracován i z druhé strany, jestliže obsluha místo nového polotovaru 16 upne v poloze Π do upínače 14 obrobek za jeho část opracovanou v předchozí poloze I.

Při zdvojení dvojic upínacích vřeten 9, tedy u čtyřvřetenového provedení stroje jsou současně opracovány dva polotovary 16 a přirozeně v této době, kdy probíhá opracovávání jedné dvojice polotovarů 19 se v poloze II nakládají a upínají do upínačů 14 další dva polotovary 16, případně z jedné strany už opracované obrobky 15. Přesto, že zde byl prakticky popsán stroj ve čtyřvřetenovém provedení zapadá do rámce vynálezu i jeho provedení s větším i menším počtem podobně uspořádaných upínacích vřeten v otočném upínacím vřeteníku i s větším i menším počtem etážově uspořádaných seskupení nástrojů v nástrojové hlavici.

Claims (3)

12,13) upínacího vřetene (9) je rovna alespoň celé volné délce (L) polotovaru (16) nejdelšího, tímto soustruhem opracovatelného obrobku (15), a jeho šířka je větší než největší průměr polotovaru (16) obrobku (15).

2. Poloautomatický soustruh podle bodu 1 vyznačený tím, že jeho obrobkový vřeteník (3) je otočný kolem osy (8) rovnoběžné s osou (36) otáčivosti nástrojové hlavice (17) a je opatřen alespoň jednou dvojicí upínacích vřeten (9) uspořádaných souose, případně navzájem rovnoběžně a vybavených upínači (14) na navzájem opačných stranách obrobkového vřeteníku (3).

3. Poloautomatický soustruh podle bodu 1 a 2 vyznačený tím, že upínací vřetena (9) obrobkového vřeteníku (3) jsou uspořádána jako horizontálně orientované dvojice, které při počtu větším než jedna jsou uspořádány nad sebou právě tak, jako nástrojová seskupení nástrojové hlavice (17)·