RU1787696C

RU1787696C - Multi-position tool-holding head

Info

Publication number: RU1787696C
Application number: SU904872065A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Дмитриев; Раиса Петровна Гришина
Original assignee: Рязанское специальное конструкторское бюро станкостроения
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1993-01-15

Abstract

Использование: в металлорежущих станках, преимущественно токарной группы с ЧПУ дли автоматической смены инстру- мента. Сущность изобретени : многопозиционна инструментальна головка содержит основание 1 с закрепленной на нем зубчатой полумуфтой 2, центральный вал 3 с зубчатой полумуфтой 4 и инструментальным диском 5. Вращение вала 3 осуществл етс от привода 16 через зубчатые 21 колеса 15 и 14. Зажим инструментального диска осуществл етс от гидроцилиндра, гильза 6 которого установлена в основании с возможностью осевого перемещени и на ней выполнена зубчата полумуфта, предназначенна дл зацеплени с полумуфтами 2 и 4, а поршень-шток 8 установлен на центральном валу 3 фиксированно от осевого перемещени . Рабоча полость 11 гидроцилиндра ограничена наружной поверхностью поршн -штока 8. При смене позиций головки давление подаетс в полость 10 и гильза 6, перемеща сь вправо, выводит из зацеплени полумуфту 7 с полумуфтами 2 и 4. После поворота инструментального диска 5 в требуемую позицию давление подаетс в полость 11 и гильза, перемеща сь в левое положение, вводит в зацепление полумуфту 7 с полумуфтами 2 и 4, обеспечива точное позиционирование и зажим инструментального диска.2 ил. 16Usage: in metal-cutting machines, mainly a CNC turning group, for automatic tool change. SUMMARY OF THE INVENTION: The multi-position tool head comprises a base 1 with a gear half-coupling 2 fixed thereon, a central shaft 3 with a gear half-coupling 4 and a tool disk 5. The shaft 3 is rotated from the drive 16 through the gear 21 of the wheels 15 and 14. The tool disc is clamped from the hydraulic cylinder, the sleeve 6 of which is mounted in the base with the possibility of axial movement and the half-coupling gears are made on it, designed to engage with the half couplings 2 and 4, and the piston-rod 8 is set to price The swivel shaft 3 is fixed against axial movement. The working cavity 11 of the hydraulic cylinder is limited by the outer surface of the piston rod 8. When changing the positions of the head, pressure is applied to the cavity 10 and the sleeve 6, moving to the right, disengages the coupling half 7 from the coupling halves 2 and 4. After turning the tool disk 5 to the desired position, the pressure is applied into the cavity 11 and the sleeve, moving to the left position, engages the coupling half 7 with the coupling halves 2 and 4, ensuring accurate positioning and clamping of the tool disc. 2 ill. sixteen

Description

Изобретение относитс к станкостроению и может быть использовано в металлорежущих станках с ЧПУ преимущественно токарной группы.The invention relates to machine tool industry and can be used in CNC machine tools of a predominantly turning group.

Известна многопозиционна инстру- ментальна головка, содержаща ось, закрепленную на основании, кинематически св занную с приводом поворота и зажима корпуса, базируемого на основании при помощи двух зубчатых полумуфт, и располо- женный в отверстии корпуса подпружиненный палец с поводком дл предварительной фиксации корпуса. На оси в опорах качени установлена поворотна гильза, на наружной боковой поверхности которой выполнена винтова нарезка, сопр женна с гайкой, установленной в корпусе , и поперечна разомкнута канавка, переход ща с одной стороны в продольный паз, в котором расположен поводок пальца. .A multi-position tool head is known, comprising an axis fixed to the base kinematically connected to a rotational drive and a housing clamp based on the base with two gear half-couplings, and a spring-loaded pin located in the housing opening with a leash for preliminary fixing of the housing. A rotary sleeve is installed on the axis in the rolling bearings, on the outer side surface of which a screw thread is made, mated with a nut installed in the housing, and a groove is transversely open, passing from one side to the longitudinal groove in which the finger leash is located. .

Недостатком головки вл етс то, что она недостаточно надежна в работе. Это объ сн етс тем, что поворотна часть имеет довольно значительную маховую часть. При смене позиции когда эта масса поворачиваетс с определенной скоростью за счет фиксатора относительно заданного гнезда после выключени приводного двигател . В этом случае при реверсе привода произой- дет зажим корпуса головки с отклонением от заданной позиции, что при автоматическо м режиме работы станка приведет к браку изделий.A disadvantage of the head is that it is not reliable enough. This is because the pivot part has a rather significant flywheel. When changing position, when this mass rotates at a certain speed due to the latch relative to a given socket after turning off the drive motor. In this case, when the drive is reversed, the head housing will be clamped with a deviation from the set position, which, in the automatic mode of operation of the machine, will lead to the rejection of products.

Известна многопозиционна инстру- ментальна головка, котора по большинству конструктивных признаков прин та за прототип. .A multi-position tool head is known which, by most design features, is taken as a prototype. .

Головка содержит основание, закрепленную на основании ось, на которой уста- новлен корпус с возможностью базировани на основании при помощи двух зубчатых полумуфт, механизм подъема , поворота и зажима корпуса, включающий черв чную передачу, св занную с приводом ее вращени , и винтовую передачу , св занную с корпусом, а также фиксатор, гнезда дл него и поводок, предназначенный дл св зи механизма подъема, поворота и зажима с корпусом. Фиксатор установлен в основании, а поводок в.ыпол- нен в виде ползуна и установлен в корпусе с возможностью взаимодействи с пазами, предназначенными дл взаимодействи с пальцем, св занным с поводком и гнезда- ми, предназначенными дл взаимодействи с фиксатором, который установлен с угловым смещением относительно упом нутого выше фиксатора на величину перебега корпуса .„..The head comprises a base, fixed on the base, an axis on which the housing is mounted with the possibility of basing on the base using two gear half-couplings, a mechanism for lifting, turning and clamping the housing, including a worm gear connected to its rotation drive and a screw gear; associated with the housing, as well as a latch, slots for it and a leash for connecting the lifting, pivoting and clamping mechanism to the housing. The latch is installed in the base, and the leash is made in the form of a slider and installed in the housing with the ability to interact with the grooves designed to interact with the finger associated with the leash and sockets designed to interact with the latch, which is installed with the corner offset relative to the aforementioned latch by the overrun of the housing.

Недостатком головки вл етс невысока надежность работы. В некоторый момент поводок не передает вращение на корпус и кинематическа цепь между механизмами зажима и поворота сохран етс за счет трени в винтовой передаче и трени поводка о колесо. В процессе эксплуатации по мере износа рабочих поверхностей резьбы (используемой и при зажиме и отжиме диска) трение будет уменьшатьс . И ввиду наличи дисбаланса на инструментальном диске возможно его угловое смещение и несовпадение зубьев и впадин полумуфт, что вызовет сбой в работе головки.The disadvantage of the head is its low reliability. At some point, the leash does not transmit rotation to the housing and the kinematic chain between the clamping and turning mechanisms is maintained by friction in the helical gear and friction of the leash against the wheel. During operation, as the working surfaces of the thread wear (used in both clamping and squeezing the disc), the friction will decrease. And due to the imbalance on the tool disk, its angular displacement and mismatch of the teeth and troughs of the coupling halves are possible, which will cause the head to malfunction.

Целью изобретени вл етс повышение надежности работы головки.The aim of the invention is to increase the reliability of the head.

Поставленна цель достигаетс тем, что в головке, котора содержит основание, поворотный вал, установленный с возможностью базировани на основании при помощи зубчатых полумуфт; механизм поворота и зажима поворотного вала, включающий зубчатую передачу, св занную с приводом ее вращени , механизм поворота и зажима снабжен, например, гидроцилиндром и муфтой-гильзой, расположенной в основании с возможностью взаимодействи со штоком гидроцилиндра и полумуфтами поворотного вала и основани . Одно из зубчатых колес механизма жестко закреплено на поворотном валу и посто нно соединено с другим колесом, установленным на валу привода вращени .The goal is achieved in that in the head, which contains the base, a rotary shaft mounted with the possibility of basing on the base using gear half couplings; the rotation and clamping mechanism of the rotary shaft, including a gear transmission associated with its rotation drive, the rotation and clamping mechanism is provided, for example, with a hydraulic cylinder and a sleeve coupling located at the base to interact with the hydraulic cylinder rod and the coupling halves of the rotary shaft and base. One of the gears of the mechanism is rigidly fixed to the rotary shaft and is constantly connected to the other wheel mounted on the shaft of the rotation drive.

На фиг. 1 изображен осевой разрез головки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Многопозиционна инструментальна головка содержит основание 1 с закрепленной на нем зубчатой полумуфтой 2, центральный вал 3 с закрепленными на нем зубчатой полумуфтой 4 л инструментальным диском 5, на котором расположены сменные резцедержатели . В основании 1 установлена гильза 6 гидроцилиндра, котора зубчатой полумуфтой 7 Может зацепл тьс с полумуфтой 2 основани и полумуфтой 4 центрального вала 3. На центральном валу 3 базируетс поршень-шток 8. С гильзой 6 жестко соединен фланец 9. Гильза 6, поршень-шток 8 и фланец 9 образуют гидроцилиндр с полост ми 10 и 11. В основании 1 и фланце9установлены шпонки 12 и .удерживающие гильзу 6 и поршень-шток 8 от вращени (при этом шпонка 12 установлена таким образом, что при перемещении гильзы 6 влево впадины и зубь полумуфт 2 и 7 полностью совпадают). На центральном валу 3 закреплено зубчатое колесо 14, посто нно соединенное с зубчатым колесом 15, закрепленным на валу привода, например, гидромотора 16. Левый конец центральногоIn FIG. 1 shows an axial section of a head; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1. The multi-position tool head comprises a base 1 with a gear half coupling 2 fixed thereon, a central shaft 3 with a 4 liter gear half coupling mounted on it, with a tool disc 5 on which interchangeable tool holders are located. A cylinder liner 6 is installed at the base 1, which can be engaged with a gear coupling half 7 of the base and a coupling half 4 of the central shaft 3. A piston rod 8 is based on the central shaft 3. Flange 9 is rigidly connected to the sleeve 6. Sleeve 6, piston rod 8 and flange 9 form a hydraulic cylinder with cavities 10 and 11. In the base 1 and flange 9, keys 12 and. Holding the sleeve 6 and the piston rod 8 are mounted against rotation (while the key 12 is installed so that when the sleeve 6 moves to the left of the cavity and the tooth coupling halves 2 and 7 coincide completely). A gear wheel 14 is fixed to the central shaft 3 and is permanently connected to the gear wheel 15 fixed to the drive shaft of, for example, a hydraulic motor 16. The left end of the central

валаЗ базируетс по внутреннему диаметру полумуфты 2, а правый - в подшипниках 17, установленных во фланце 18. Центральный вал 3 имеет возможность вращени в расточке поршн -штока 8, т.к. установлен с по- движным соединением по диаметру и с зазорами по торцевым поверхност м. Благодар толщине фланца 18 в осевом направлении центральный вал 3 установлен таким образом; что зубь полумуфты 4 точно сов- падают по высоте зубьев полумуфты 2. Во фланце 19 установлен датчик 20, вал которого соосно соединен с валом 3. На центральном валу 3 установлен диск 21 с пазами, предназначенными дл взаимодействи с .фиксатором 22. Количество пазов диска 21 равно количеству позиций инструментальной головки. Фиксатор 22 соединен с датчиком 23, дающим сигнал при западании фиксатора 22 в паз диска 21,the shaft 3 is based on the inner diameter of the coupling half 2, and the right one - in the bearings 17 installed in the flange 18. The central shaft 3 can rotate in the bore of the piston rod 8, because mounted with a movable joint in diameter and with gaps on the end surface m. Due to the thickness of the flange 18 in the axial direction, the central shaft 3 is installed in this way; that the teeth of the coupling half 4 exactly coincide with the height of the teeth of the coupling half 2. In the flange 19 there is a sensor 20, the shaft of which is coaxially connected to the shaft 3. On the central shaft 3 there is a disk 21 with grooves designed to interact with the latch 22. The number of grooves of the disk 21 is equal to the number of positions of the tool head. The latch 22 is connected to the sensor 23, which gives a signal when the latch 22 is lowered into the groove of the disk 21,

Смена позиций головки происходит следующим образом.The change of position of the head is as follows.

По команде ЧПУ давление подаетс в полость 10 гидроцилиндра и гильза 6 начинает перемещатьс вправо. Перемещаетс гильза 6 до того момента, пока не коснетс торца М поршн -штока 8, в результате чего повыситс давление в магистрали и реле давлени даст команду гидромотору 16 на вращение с ускоренной частотой (в направ- лении, наикратчайшем к выбранной позиции ). Вместе с гидромотором 16 вращаютс зубчатые колеса 15 и 14, центральный вал 3 и вал датчика 20. Перед заданной позицией датчик 20 даст команду гидромотору 16 на замедленное вращение и центральный вал 3 с инструментальным диском 5 медленно подходит к фиксированной позиции. Фиксатор 22 западает в паз диска 21 и датчик 23 дает команду гидромотору 16 на останов. Остановитс и центральный вал 3 с инструментальным диском 5, при этом зубь полумуфты 4 будут расположены против впадин зубчатой полумуфты 7, От этого же датчика 23 даетс команда на подачу давлени в Полость 11 гидроцилиндра. В результате гильза 6 смеща сь влево, своей полумуфтой 7 войдет в зацепление с полумуфтами 2 и 4. После того, как полумуфты полностью войдут в зацепление, повыситс давление в ма- гистрали и реле давлени даст команду наAt the command of the CNC, pressure is supplied to the cavity 10 of the hydraulic cylinder and the sleeve 6 begins to move to the right. The sleeve 6 moves until it touches the end face M of the piston rod 8, as a result of which the pressure in the line increases and the pressure switch instructs the hydraulic motor 16 to rotate at an accelerated frequency (in the direction that is shortest to the selected position). Together with the hydraulic motor 16, gears 15 and 14, the central shaft 3 and the sensor shaft 20 rotate. Before the given position, the sensor 20 will command the hydraulic motor 16 to slow down and the central shaft 3 with the tool disk 5 slowly approaches a fixed position. The latch 22 engages in the groove of the disk 21 and the sensor 23 instructs the hydraulic motor 16 to stop. The central shaft 3 with the tool disk 5 will also stop, and the tooth of the coupling half 4 will be located against the troughs of the gear coupling half. From the same sensor 23, a command is given to supply pressure to the cavity 11 of the hydraulic cylinder. As a result, the sleeve 6 is displaced to the left, its coupling half 7 will mesh with the coupling halves 2 and 4. After the coupling halves are fully engaged, the pressure in the main will increase and the pressure switch will command

дальнейшую работу станка. Это же реле посто нно контролирует зажим полумуфт. Цикл автоматической смены позиций I головки закончен.further work of the machine. The same relay constantly monitors the coupling half clamp. The cycle of automatic change of positions of the I head is completed.

Благодар наличию в головке взаимосв занной с корпусом (основанием) комплексной детали гильзы, сочетающей в себе полумуфту с гидроцилиндром, стало возможным осуществл ть смену позиций инструмента с надежным фиксированием полумуфты от углового ее смещени при осевом перемещении гильзы. Зубчатое колесо , жестко закрепленное на поворотном валу и посто нно св занное с зубчатым колесом , закрепленным на валу привода ее вращени , обеспечивает посто нную кинематическую св зь в приводе поворота. К тому же фиксатор, удерживающий центральный вал в фиксированном положении , исключает смещение зубьев и впадин полумуфт относительно друг друга в фиксированном положении.Due to the presence of a complex sleeve component interconnected with the body (base) in the head, combining the coupling half with the hydraulic cylinder, it became possible to change tool positions with reliable fixation of the coupling half from its angular displacement during axial movement of the sleeve. A gear wheel fixed to the rotary shaft and permanently connected to the gear wheel mounted on the shaft of its rotation drive provides constant kinematic coupling in the rotation drive. In addition, the retainer holding the Central shaft in a fixed position eliminates the offset of the teeth and troughs of the coupling halves relative to each other in a fixed position.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A multi-position tool head comprising a base with a gear coupling half mounted thereon, a central shaft fixed to the axle displacement from the tool disk and a gear coupling half, a gear coupling assembly designed to mesh with the gear coupling halves on the base and the central shaft, a rotational drive of the central hall and a clamp drive of the tool disc, made in the form of a hydraulic cylinder, the sleeve of which is installed in the base, and the piston-rod - on the ntralnom shaft of h u m a n u and w in order. that, in order to simplify the design and increase reliability, the gear coupling half, designed for engagement with the gear coupling halves on the base and the central shaft, is made on the hydraulic cylinder sleeve, which is mounted in the base with axial movement, the piston rod is mounted on the central shaft and is fixed against axial movement , the working cavity of the hydraulic cylinder is bounded by the outer surface of the piston rod, and the drive shaft of the central shaft is parallel to its axis.

LA

FIG. Z