RU2009784C1

RU2009784C1 - Unit-type spindle head

Info

Publication number: RU2009784C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Юдин; В.А. Грацианов
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: machine tool manufacture. SUBSTANCE: head has body 1, main motion drive 2 and a tool feed pneumohydraulic drive which liquid cavity is connected to pneumohydraulic converter 12 by throttle 9 and liquid flow regulator 10. The gas cavity of the pneumohydraulic converter communicates with a compressed gas source by a valve and pneumatic distributors 14 and 15 which are connected to the gas cavity of the pneumohydraulic drive. The pneumohydraulic drive is made in the form of a double-piston pneumohydraulic cylinder 4 which is fastened to the head tail spindle, rod 6 of piston 7 is fastened to body 1 and piston 8 is freely mounted in pneumohydraulic cylinder 4. Time relay 19 connected to end switch 20 is installed between pneumatic distributors 14 and 15. The gas middle cavity of the pneumohydraulic cylinder is connected to pneumohydraulic converter 12 and pneumatic distributors 14 and 15 by pressure relay 21. The liquid cavity and the lower gas cavity of the pneumohydraulic cylinder communicate with safety pressure relay 22 connected to the pneumatic distributors. Throttle 23 is mounted on the line between pneumatic distributors 15 and pneumohydraulic converter 12. EFFECT: improved structure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано, например, в агрегатных сверлильных станках и автоматических линиях для глубокого сверления сверлами. The invention relates to machine tool industry and can be used, for example, in modular drilling machines and automatic lines for deep drilling with drill bits.

Известны шпиндельные головки для глубокого сверления отверстий спиральными сверлами [1] . Known spindle heads for deep hole drilling with spiral drills [1].

Шпиндельная головка установлена на станине и включает механизм поступательных многократных за рабочий цикл перемещений, механизм вспомогательных перемещений и систему управления указанными механизмами. Указанные механизмы выполнены в виде двухсторонних гидравлических цилиндров, шток гидроцилиндра поступательных перемещений связан со шпиндельной головкой, корпус - со штоком гидроцилиндра вспомогательных перемещений, а система управления содержит последовательно включенные гидронасос, реверсивный золотник и гидрораспределитель, гидравлически связанный с упомянутыми гидроцилиндрами, и регулируемый упор, установленный соосно штоку гидроцилиндра вспомогательных перемещений. The spindle head is mounted on the bed and includes a translational multiple movements during the work cycle, an auxiliary movements mechanism and a control system for these mechanisms. The indicated mechanisms are made in the form of double-sided hydraulic cylinders, the translational displacement hydraulic cylinder rod is connected to the spindle head, the housing - to the auxiliary displacement hydraulic cylinder rod, and the control system contains a serially connected hydraulic pump, a reversing spool and a hydraulic distributor hydraulically connected to the aforementioned hydraulic cylinders, and an adjustable stop installed coaxial to the auxiliary hydraulic cylinder rod.

Эта головка при циклической обработке деталей не обеспечивает надежности работы, когда требуется многократный вывод инструмента из обрабатываемой детали и охлаждение его. This head during cyclic processing of parts does not provide reliability when it requires multiple withdrawal of the tool from the workpiece and its cooling.

Недостатками головки является также следующее:
сложность конструкции привода, особенно при вращающемся инструменте;
низкое быстродействие гидравлической системы из-за небольших скоростей истечения жидкости по трубопроводам и достаточно больших скоростей срабатывания гидроаппаратуры при многократных выводах инструмента;
непостоянное положение вывода инструмента при многократных выводах инструмента, что заставляет увеличить длину вспомогательных перемещений и усложняет охлаждение режущих кромок инструмента;
возможность врезания инструмента во время вспомогательных перемещений в обрабатываемую деталь на величину люфта и упругой податливости системы;
отсутствие предохранительных механизмов в случае перегрузок при износе инструмента, включениях в металле и т. д. , приводящих к поломке инструмента.The disadvantages of the head is also the following:
the complexity of the design of the drive, especially with a rotating tool;
low speed of the hydraulic system due to the low velocity of the fluid flow through the pipelines and the sufficiently high response speeds of hydraulic equipment with multiple leads of the tool;
the inconsistent position of the tool outlet with multiple tool leads, which makes it necessary to increase the length of auxiliary movements and complicates the cooling of the tool cutting edges;
the ability to embed the tool during auxiliary movements into the workpiece by the amount of play and elastic compliance of the system;
lack of safety mechanisms in case of overloads during tool wear, inclusions in metal, etc., leading to breakage of the tool.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности является силовая головка [2] , которая содержит корпус, пиноль с приводом главного движения и пневмогидравлическим приводом подачи инструмента, полость для жидкости которого соединена посредством дросселя и регулятора расхода жидкости с пневмогидропреобразователем, а полость для газа последнего сообщена с источником сжиженного газа при помощи клапанов и двух пневмораспределителей, один из которых сообщен с одной из полостей для газа пневмогидравлического привода. Пневмогидравлический привод выполнен в виде гильзы, внутренняя полость которой снабжена перегородкой, образующей с ней две рабочие полости, одна из которых ограничена торцем пиноли, а другая - введенным в гильзу поршнем, жестко связанным посредством двух штоков, проходящих через перегородку, с пинолью, при этом один из штоков выполнен полым, а элементы выдачи сигналов положения пиноли установлены на ее оси. The closest technical solution to the invention by technical essence is a power head [2], which contains a housing, a pinole with a main drive and a pneumohydraulic drive for supplying a tool, the fluid cavity of which is connected by means of a throttle and a fluid flow regulator with a pneumohydraulic converter, and the cavity for gas of the latter communicated with a source of liquefied gas using valves and two pneumatic valves, one of which is connected to one of the cavities for gas pneumohydraulic water. The pneumatic-hydraulic drive is made in the form of a sleeve, the inner cavity of which is equipped with a partition that forms two working cavities with it, one of which is limited by the end face of the pin, and the other is inserted into the sleeve by a piston rigidly connected by two rods passing through the partition with the pin. one of the rods is hollow, and the elements of the output signals of the position of the pin installed on its axis.

Недостатком указанной силовой головки являются ненадежность работы при циклической обработке деталей, а также следующее:
сложность исполнения привода, связанная с обеспечением герметичности подводящих каналов, неравномерность движения как при быстрых подводах, так и при рабочих подачах;
ограниченность применения привода главного движения, так как опоры электродвигателей предназначены для использования в качестве шпинделей станков;
возможность врезания инструмента во время ускоренных перемещений в обрабатываемую деталь из-за отсутствия жесткого упора, ограничивающего перемещения, а применение электрической схемы управления требует времени на срабатывание органов управления, что приводит к уменьшению скорости быстрых перемещений и увеличению величины недовода инструмента, а это уменьшает производительность привода, особенно при сверлении глубоких отверстий, требующих частых периодических выводов инструмента;
отсутствие предохранительных механизмов на случай перегрузки при износе, включениях в металле и т. д. , приводящих к поломке инструмента и браку деталей.The disadvantage of this power head is the unreliability of work during cyclic processing of parts, as well as the following:
the complexity of the drive, associated with ensuring the tightness of the supply channels, the uneven movement both with fast inlets and with working feeds;
the limited use of the drive of the main movement, since the motor supports are intended for use as machine spindles;
the ability to insert a tool during accelerated movements into the workpiece due to the lack of a hard stop restricting movement, and the use of an electrical control circuit takes time for the control to operate, which leads to a decrease in the speed of fast movements and an increase in the lack of tool, and this reduces the performance of the drive , especially when drilling deep holes that require frequent periodic tool leads;
lack of safety mechanisms in case of overload during wear, inclusions in the metal, etc., leading to breakage of the tool and marriage of parts.

Целью изобретения является повышение быстродействия, надежности привода подач и качества обработки при циклической обработке глубоких отверстий, включая сверление, зенкование, развертывание, растачивание, притирку. The aim of the invention is to increase the speed, reliability of the feed drive and the quality of processing during the cyclic processing of deep holes, including drilling, countersinking, reaming, boring, grinding.

Поставленная цель достигается тем, что в силовой головке, содержащей корпус, пиноль с приводом главного движения и пневмогидравлический привод периодической подачи инструмента, полость для жидкости которого соединена посредством дросселя и регулятора расхода жидкости с пневмогидропреобразователем, а полость для газа последнего сообщена с источником сжатого газа при помощи клапанов и двух пневмораспределителей, один из них сообщен с одной из полостей для газа пневмогидравлического привода, последний выполнен в виде двухпоршневого пневмогидроцилиндра, цилиндр которого закреплен на пиноли головки, а шток одного из поршней прикреплен к корпусу, другой поршень установлен плавающим, между пневмораспределителями установлено реле времени для выдачи сигналов многократных положений пневмогидроцилиндру и управления циклом обработки, соединенное с конечным выключаетелем для подачи команды начала работы цикла силовой головки, при этом средняя полость для газа двухпоршневого цилиндра соединена при помощи реле давления и обратного клапана с пневмогидропреобразователем и пневмораспределителями. Верхняя полость для жидкости и полость для газа двухпоршневого цилиндра сообщены с предохранительным реле давления, соединенным с пневмораспределителями. This goal is achieved by the fact that in the power head containing the casing, the pinol with the main drive and the pneumohydraulic drive of the periodic supply of the tool, the fluid cavity of which is connected by means of a throttle and a fluid flow regulator with a pneumohydraulic converter, and the gas cavity of the latter is connected to a source of compressed gas at using valves and two pneumatic valves, one of them is connected to one of the gas cavities of the pneumatic-hydraulic drive, the latter is made in the form of a two-piston mon evohydrocylinder, the cylinder of which is fixed to the head pins, and the piston rod of one of the pistons is attached to the body, the other piston is floating, a time relay is installed between the pneumatic valves to provide multiple position signals to the pneumohydraulic cylinder and control the processing cycle, connected to the limit switch to give a command to start the power cycle heads, while the middle gas cavity of the two-piston cylinder is connected by means of a pressure switch and a check valve to a pneumohydraulic converter and nevmoraspredelitelyami. The upper fluid cavity and the gas cavity of the two-piston cylinder are in communication with a safety pressure switch connected to the pneumatic valves.

На чертеже изображена схема силовой головки. The drawing shows a diagram of the power head.

Силовая головка содержит корпус 1, пиноль с приводом 2 главного движения, соединенным при помощи хомута 3 с пневмогидравлическим приводом подачи инструмента 5. Пневмогидравлический привод выполнен в виде двухпоршневого пневмогидроцилиндра 4, шток 6 поршня 7 закреплен в корпусе 1, а поршень 8 свободно установлен в цилиндре двухпоршневого пневмогидроцилиндра 4 с возможностью образования поршнями в цилиндре трех полостей А, Б, В. Полость А для жидкости пневмогидроцилиндра 4 соединена посредством дросселя 9 и регулятора 10 расхода жидкости, включающего обратный клапан 11 с пневмогидропреобразователем 12. Полость для газа пневмогидропреобразователя 12 сообщена через обратный клапан 13, пневмораспределитель 14 или пневмораспределитель 15, узел 16 подготовки газа и трехходовой кран 17 с источником 18 сжатого газа. Пневмораспределитель 15 сообщен с плоскостью В для газа пневмогидроцилиндра 4. Между пневмораспределителями 14 и 15 установлено реле 19 времени, которое соединено с конечным выключателем 20. Средняя полость Б для газа двухпоршневого пневмогидроцилиндра 4 соединена при помощи реде 21 давления с пневмогидропреобразователем 12 и с пневмораспределителями 14 и 15. Полость А для жидкости и нижняя полость В для газа пневмогидроцилиндра 4 сообщены с предохранительным реле 22 давления, подключенным к пневмораспределителям 14 и 15. На линии между пневмораспределителем 15 и пневмогидропреобразователем 12 установлен дроссель 23. Имеется упор 24. The power head contains a housing 1, a pinole with a main drive 2, connected by a clamp 3 to a pneumohydraulic drive for feeding the tool 5. The pneumohydraulic drive is made in the form of a two-piston pneumatic cylinder 4, the piston rod 6 is fixed in the housing 1, and the piston 8 is freely mounted in the cylinder two-piston pneumatic cylinder 4 with the possibility of pistons in the cylinder to form three cavities A, B, C. The cavity A for the fluid of the hydraulic cylinder 4 is connected via a throttle 9 and a fluid flow regulator 10, including a check valve guide 11 with the cavity 12. pnevmogidropreobrazovatelem gas pnevmogidropreobrazovatelya 12 communicates through a check valve 13, pneumatic way valve 14 or 15, the node 16 and the gas preparation of a three-way valve 17 to a source 18 of compressed gas. The pneumatic distributor 15 is in communication with the plane B for the gas of the hydraulic cylinder 4. A time relay 19 is installed between the pneumatic valves 14 and 15, which is connected to the limit switch 20. The middle cavity B for gas of the two-piston pneumatic cylinder 4 is connected via a pressure rede 21 to the pneumatic valve 12 and to the pneumatic valves 14 and 15. The cavity A for liquid and the lower cavity B for gas of the hydraulic cylinder 4 are connected with a safety pressure switch 22 connected to the pneumatic valves 14 and 15. On the line between the pneumatic distributors Choke 15 and pneumohydroconverter 12 installed throttle 23. There is a stop 24.

Силовая головка работает следующим образом. The power head operates as follows.

Включением пневмораспределителя 14 в правое крайнее положение, т. е. соединением каналов П и Ц2, сжатый газ от источника 18 через трехходовой кран 17, узел 16 подготовки газа, пневмораспределитель 14, клапан 13 поступает в пневмогидропреобразователь 12 и вытесняет жидкость (масло) из последнего. Через обратный клапан 11 регулятора 10 расхода и дроссель 9 жидкость поступает в полость А пневмогидроцилиндра 4 и силовая головка приводится в исходное верхнее положение. В приспособление устанавливают обрабатываемую заготовку (на чертеже не показаны). При включении пневмораспределителя 14 в правое положение газовая полость пневмогидропреобразователя 12 сообщается с атмосферой. Газ через пневмораспределитель 15 поступает в полость В пневмогидроцилиндра 4, который перемещается, вытесняя жидкость из полости А через дроссель 9 и дроссель регулятора 10 расхода жидкости в полость пневмогидропреобразователя 12. Осуществляется ускоренная рабочая подача. После прохождения кондукторной втулки (на чертеже не показана) перепад давления в дросселе регулятора 10 расхода уменьшается в связи с отбором давления газа на усиления резания, осуществляется рабочая подача. В это время включается реле 19 времени конечным выключателем 20. Через определенное время реле 19 времени срабатывает и переключает пневмораспределитель 15. Полость В пневмогидроцилиндра 4 соединяется с атмосферой, а сжатый газ через реле 21 поступает в пневмогидрораспределитель 12, жидкость от которого впрыскивается в полость А пневмогидроцилиндра 4. При достижении в пневмогидропреобразователе 12 давления определенной величины срабатывает реле 21 и газ поступает в полость Б
пневмогидроцилиндра, который возвращается в исходное положение, отключая при этом реле 19 времени конечным выключателем 20, пневмораспределитель 15 становится в положение начала цикла и цикл повторяется. При этом пневмогидроцилиндр 4 возвращается на место окончания обработки, не доходя по величине 0,2-0,5 мм, компенсируя возможность врезания в заготовку на быстром подводе инструмента, связанную с упругостью системы и наличием люфтов. Для предохранения сверла от осевых перегрузок и для отключения привода после окончания обработки применено дифференциальное реле 22 давления, которое подпружиненной полостью соединено с полостью А пневмогидроцилиндра, а другой полостью - с полостью В. Воздух в дифференциальное реле 22 давления поступает из полости В цилиндра. При рабочем ходе и быстром подводе цилиндра перепада давления недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и открыть реле 22. Когда усилие на сверле возрастет, в случае поломки или затупления, или при достижении пинолью упора 24, воздух из полости В пневмогидроцилиндра 4 сожмет пружину, реле 22 сработает и газ переключит пневмораспределитель 14 в исходное положение. Сжатый газ поступит в пневмораспределитель 12, пневмогидроцилиндр 4 поднимется в исходное положение и цикл обработки будет законечен.By turning on the pneumatic distributor 14 to the right extreme position, i.e. by connecting the channels P and C2, the compressed gas from the source 18 through the three-way valve 17, the gas preparation unit 16, the pneumatic distributor 14, the valve 13 enters the pneumohydraulic converter 12 and displaces the liquid (oil) from the latter . Through the check valve 11 of the flow controller 10 and the throttle 9, the fluid enters the cavity A of the pneumatic cylinder 4 and the power head is brought to its original upper position. The workpiece is installed in the fixture (not shown in the drawing). When you turn on the valve 14 in the right position, the gas cavity of the valve 12 communicates with the atmosphere. Gas through the pneumatic distributor 15 enters the cavity B of the pneumatic cylinder 4, which moves, displacing the liquid from the cavity A through the throttle 9 and the throttle of the fluid flow regulator 10 into the cavity of the pneumatic hydraulic converter 12. An accelerated working flow is carried out. After the passage of the conductor sleeve (not shown), the pressure drop in the throttle of the flow controller 10 decreases due to the selection of gas pressure for cutting reinforcement, a working feed is performed. At this time, the time relay 19 is turned on by the limit switch 20. After a certain time, the time relay 19 activates and switches the pneumatic distributor 15. The cavity B of the pneumatic cylinder 4 is connected to the atmosphere, and the compressed gas through the relay 21 enters the pneumatic distributor 12, the liquid from which is injected into the cavity A of the pneumatic cylinder 4. When the pressure in the pneumatic transducer 12 reaches a certain value, the relay 21 is activated and the gas enters the cavity B
pneumatic cylinder, which returns to its original position, turning off the time relay 19 with the limit switch 20, the pneumatic valve 15 becomes in the position of the beginning of the cycle and the cycle repeats. In this case, the hydraulic cylinder 4 returns to the place of processing end, not reaching a value of 0.2-0.5 mm, compensating for the possibility of cutting into the workpiece on a quick supply of tools associated with the elasticity of the system and the presence of backlash. To protect the drill from axial overloads and to turn off the drive after processing, a differential pressure switch 22 is used, which is connected by a spring-loaded cavity to the cavity A of the pneumatic cylinder, and another cavity to the cavity B. Air enters the differential pressure switch 22 from the cylinder cavity B. With the stroke and rapid approach of the cylinder, the differential pressure is not enough to overcome the spring resistance and open relay 22. When the force on the drill increases, in case of breakage or dullness, or when the pin reaches stop 24, air from the cavity B of the hydraulic cylinder 4 will compress the spring, relay 22 it will work and the gas will switch the pneumatic distributor 14 to its original position. The compressed gas will enter the pneumatic distributor 12, the pneumatic cylinder 4 will rise to its original position and the treatment cycle will be completed.

Благодаря выполнению привода периодической подачи инструмента в виде двухпоршневого пневмогидроцилиндра, использованию реле 19 времени, реле 21 давления, предохранительного реле 22 давления и дросселя 23 и включению их в систему во взаимосвязи с известными элементами повышается надежность работы и качество обработки деталей. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 761159, кл. В 23 В 47/08, 1978. Thanks to the implementation of the periodic tool drive in the form of a two-piston pneumatic cylinder, the use of a time switch 19, a pressure switch 21, a safety pressure switch 22 and a throttle 23 and their inclusion in the system in conjunction with known elements, the reliability of work and the quality of machining are increased. (56) 1. USSR author's certificate N 761159, cl. B 23 B 47/08, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 1315164, кл. В 23 В 47/26, 1985. 2. USSR author's certificate N 1315164, cl. B 23 B 47/26, 1985.

Claims

A POWER HEAD containing a housing with a pin connected to a rotary actuator and a pneumohydraulic feed drive, moreover, a fluid cavity of the latter is connected by a throttle and a gas pressure regulator, a gas valve of which is directly connected to the gas cavity of the supply feed, characterized in that it is provided with a time relay interconnected between the pneumatic valves it with a limit switch connected to the fluid and gas cavities of the supply drive, a safety relay and a throttle, which is installed between the pneumatic converter and the air distributor, while the feed drive is made in the form of a two-piston core which is rigidly connected to the base, it is placed with the possibility of free axial movement, moreover, between the pistons an additional cavity for gas is formed, which is connected to the pneumohydroconverter and pneumatic distributors and by means of an additionally entered pressure switch.