RU87375U1

RU87375U1 - CNC MULTI-PURPOSE SEMI-AUTOMATIC FOR MULTILATERAL PARTS PROCESSING

Info

Publication number: RU87375U1
Application number: RU2009123846/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Семенович Пухов; Виктор Павлович Кузнецов; Виктор Михайлович Коротенко; Дмитрий Николаевич Свидунович; Станислав Александрович Ершов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор"
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2009-10-10

Abstract

Многоцелевой полуавтомат с ЧПУ для многосторонней обработки деталей, содержащий вертикальный шпиндельный узел, револьверную головку, несущую приводные и неприводные инструменты, систему числового программного управления, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен автоматическим поворотным устройством с механическим зажимом заготовки и обеспечивающий обработку детали с 4-х сторон как без останова шпинделя, так и с его фиксацией в любом угловом положении, для зажима-разжима заготовки в нем предусмотрен механический ключ, размещенный в одном из гнезд револьверной головки и приводящийся во вращение механизмами для привода инструментальных шпинделей станка.A multi-purpose semiautomatic machine with CNC for multilateral machining of parts, containing a vertical spindle assembly, a turret carrying power and non-power tools, a numerical control system, characterized in that it is additionally equipped with an automatic rotary device with a mechanical workpiece clamp and providing part processing with 4 of the sides, both without stopping the spindle, and with its fixing in any angular position, for clamping-expanding the workpiece, a mechanical key is provided in it, placed It is driven in one of the turret head sockets and driven into rotation by mechanisms for driving tool spindles of the machine.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована на предприятиях по производству изделий трубопроводной арматуры с применением вертикальных обрабатывающих центров.The utility model relates to the field of engineering and can be used in enterprises for the production of pipe fittings using vertical machining centers.

Известны токарные станки с ЧПУ с расширенными технологическими возможностями, обеспечивающие кроме основных токарных работ выполнение операций сверления нецентральных (параллельных оси вращения детали) и поперечных (радиальных) отверстий, фрезерования и других видов обработки с использованием встречных токарных и дополнительных инструментальных шпинделей. К ним можно отнести, например, токарные 2-шпиндельные полуавтоматы с ЧПУ фирмы «OCUMA» (Япония) и аналогичные им ряда других зарубежных и отечественных фирм.Known CNC lathes with advanced technological capabilities that provide, in addition to basic turning operations, drilling off-center (parallel to the axis of rotation of the part) and transverse (radial) holes, milling and other types of processing using counter turning and additional tool spindles. These include, for example, turning 2-spindle semi-automatic machines with CNC company "OCUMA" (Japan) and similar to them a number of other foreign and domestic companies.

Недостатком данных станков является невозможность токарной обработки за один установ поверхностей, расположенных на нескольких (3-х; 4-х; 2-х под углом) сторон детали.The disadvantage of these machines is the impossibility of turning for one set of surfaces located on several (3; 4; 2 at an angle) sides of the part.

Известны также станки, оснащенные автоматическими поворотными устройствами (патронами) для многосторонней обработки деталей, например, повортными патронами фирмы «FORKARDT» (Германия), патроном по патенту РФ №2070502 и целым рядом аналогичных устройств различных фирм. Данные станки, как правило, не имеют дополнительных инструментальных шпинделей и используются только для токарной обработки за один установ различных поверхностей, расположенных на нескольких сторонах вращающейся детали.Also known are machines equipped with automatic rotary devices (cartridges) for multilateral processing of parts, for example, rotary chucks of the company "FORKARDT" (Germany), a cartridge according to the patent of the Russian Federation No. 2070502 and a number of similar devices of various companies. These machines, as a rule, do not have additional tool spindles and are used only for turning for one installation of various surfaces located on several sides of a rotating part.

Наиболее близким к предлагаемой модели по ряду технологических возможностей является вертикальный токарно-сверлильный полуавтомат с ЧПУ модели VT900M фирмы «DOOSAN» (Корея). Данный станок выполняет различные операции токарной обработки; сверление отверстий, расположенных чаще всего по окружности на торцевых поверхностях и радиально под различными углами друг к другу; нарезание в них резьбы фрезами или метчиками; фрезерование канавок, лысок и т.п. Многоцелевой полуавтомат с ЧПУ для многосторонней обработки деталей, содержит вертикальный шпиндельный узел, револьверную головку, несущую приводные и неприводные инструменты, систему числового программного управления. Однако при этом на нем за один установ может быть осуществлена обработка лишь с одной стороны детали. При обработке многоосных деталей с идентичными поверхностями на нескольких сторонах требуется их перестановка с заменой или регулированием некоторых базирующих элементов, что снижает производительность станка и качество обрабатываемых деталей, повышает трудоемкость процесса обработки.The closest to the proposed model for a number of technological capabilities is a vertical turning and drilling semiautomatic device with CNC model VT900M of the company "DOOSAN" (Korea). This machine performs various turning operations; drilling holes located most often around the circumference on the end surfaces and radially at different angles to each other; threading them with cutters or taps; milling grooves, flats, etc. A multi-purpose semiautomatic machine with CNC for multilateral machining of parts, contains a vertical spindle assembly, a turret carrying power and non-power tools, a system of numerical control. However, at the same time, processing on only one side of the part can be carried out on it in one installation. When machining multiaxial parts with identical surfaces on several sides, they need to be rearranged with the replacement or regulation of some basic elements, which reduces the productivity of the machine and the quality of the machined parts, increases the complexity of the processing process.

Для повышения надежности процесса, производительности и качества обработки многоосных деталей на токарный станок с ЧПУ устанавливается автоматический поворотный патрон, обеспечивающий за один установ обработку детали с нескольких сторон, расположенных под углами кратными 90°. При этом закрепление детали в патроне производится электромеханическим ключом, размещенным в гнезде револьверной головки, а ее поворот на заданный УЧПУ угол - посредством гидропривода, с контролем, заданной программой стороны, датчиком углового положения детали, установленным на приводе ее поворота.To increase process reliability, productivity and the quality of processing of multi-axis parts, an automatic rotary chuck is installed on the CNC lathe, which ensures processing of the part from several sides located at angles that are multiple of 90 ° in one installation. At the same time, the part is secured in the cartridge by means of an electromechanical key located in the turret head slot, and its rotation through the angle set by the CNC control unit is controlled by a hydraulic actuator, with control set by the side program, and the component’s angular position sensor mounted on its rotation drive.

На Фиг.1 изображена кинематическая схема многоцелевого полуавтомата с ЧПУ для многосторонней обработки деталей, на Фиг.2 - типовая деталь нефтегазовой арматуры - тройник, подлежащая обработке.Figure 1 shows the kinematic diagram of a multi-purpose semiautomatic machine with CNC for multilateral processing of parts, Figure 2 - a typical part of oil and gas fittings - tee to be processed.

Полуавтомат для многосторонней обработки деталей содержит шпиндельный узел 1; поворотный патрон 2; крестовый суппорт 3 с приводами вертикальных и горизонтальных перемещений инструментов, закрепленных в гнездах, установленной на суппорте, револьверной головки 4.A semiautomatic device for multilateral processing of parts contains a spindle unit 1; rotary cartridge 2; cross support 3 with drives of vertical and horizontal movements of tools fixed in sockets mounted on a support, turret 4.

Шпиндельный узел 1 содержит собственно шпиндель 5, привод 6 с бесступенчатым регулированием скорости вращения шпинделя от двигателя постоянного тока M1; датчик 7 углового положения шпинделя 5 и согласования скоростей при резьбонарезании; устройство торможения 8 шпинделя в заданном программой угловом положении.The spindle assembly 1 comprises the spindle 5 itself, a drive 6 with stepless adjustment of the spindle speed from the DC motor M1; sensor 7 of the angular position of the spindle 5 and the coordination of speeds when threading; braking device 8 of the spindle in the angular position specified by the program.

Поворотный патрон 2, установленный на шпинделе 5, содержит корпус 9, в котором размещено двухкомпонентное поворотное звено 10, контактирующее с обрабатываемой деталью 11 при ее закреплении и повороте и состоящее из ведущей части 12,связанной с поворотным механизмом 13 и ведомой части 14, снабженной винтовым механизмом 15 для ее перемещения при зажиме-разжиме заготовки 11.The rotary cartridge 2 mounted on the spindle 5 comprises a housing 9 in which a two-component rotary link 10 is placed, which is in contact with the workpiece 11 when it is fixed and rotated, and consists of a drive part 12 connected to the rotary mechanism 13 and the driven part 14 provided with a screw a mechanism 15 for moving it when clamping-expanding the workpiece 11.

Поворотный механизм 13 содержит два клиновых толкателя 16 и 17 с рейками на боковых сторонах, связанными кинематически между собой реечной шестерней 18 и воздействующих поочередно на четурехгранник, выполненный на ведущей части 12 поворотного звена 10.The rotary mechanism 13 contains two wedge pushers 16 and 17 with rails on the sides, kinematically connected to each other by the pinion gear 18 and acting alternately on the tetrahedron made on the leading part 12 of the rotary link 10.

Привод поворотного механизма 13 осуществляется от гидроцилиндра 19, установленного на нижнем конце шпинделя, через реечную передачу 20 и шестерню 18. Задаваемое программой угловое положение ведущей части 12 поворотного звена 10, а через базирующий элемент 21 и положение обрабатываемой детали 11, контролируется датчиком 22 углового положения детали, связанным через нижнюю часть штока гидроцилиндра 19 с поворотным механизмом 13.The drive of the rotary mechanism 13 is carried out from the hydraulic cylinder 19, mounted on the lower end of the spindle, through the rack and pinion gear 20 and gear 18. The angular position of the driving part 12 of the rotary link 10 set by the program, and through the basing element 21 and the position of the workpiece 11, is controlled by the angle sensor 22 parts connected through the lower part of the rod of the hydraulic cylinder 19 with the rotary mechanism 13.

Крестовый суппорт 3 включает в себя вертикальный (продольный) суппорт 23 с приводом от электродвигателя М2 и установленный на нем горизонтальный (поперечный) суппорт 24 с приводом от электродвигателя М3, на котором установлена револьверная головка 4 с приводом ее поворота и инструментальных шпинделей от одного электродвигателя М4.The cross support 3 includes a vertical (longitudinal) support 23 driven by an M2 motor and a horizontal (transverse) support 24 mounted on it driven by an M3 electric motor, on which a turret 4 is mounted with a drive for turning it and tool spindles from one M4 electric motor .

В нижней поворотной части револьверной головки 4 выполнены гнезда (горизонтальные расточки) под различные инструменты: неприводные 25 (резцы, сверла, борштанги и т.п.) для токарной обработки т.е. с вращением главного шпинделя 5 и приводные 26 (сверла, фрезы и др.) для обработки элементов деталей, получаемых при остановленном в заданном угловом положении или вращающемся с движением подачи главном шпинделе 5. Расположение осей обрабатываемых приводными инструментами элементов (отверстий) может быть вертикальным 27 или горизонтальным.In the lower rotary part of the turret 4 there are nests (horizontal bores) for various tools: non-powered 25 (cutters, drills, boring bars, etc.) for turning, i.e. with rotation of the main spindle 5 and drive 26 (drills, milling cutters, etc.) for processing elements of parts obtained when the main spindle is stopped at a predetermined angular position or rotates with the feed movement 5. The arrangement of the axes of the elements (holes) processed by the drive tools can be vertical 27 or horizontal.

В предложенной модели полуавтомата предусмотрено размещение в одном из гнезд головки 4 приводного устройства 28, выполняющего функцию ключа для зажима-разжима заготовки 11, устанавливаемой в поворотном патроне 2.The proposed model of the semiautomatic device provides for the placement in one of the sockets of the head 4 of the drive device 28, which performs the function of a key for clamping-expanding the workpiece 11 installed in the rotary cartridge 2.

Кинематическая связь ключа 28 и инструментальных шпинделей с приводом вращения 29 от электродвигателя М4 обеспечивается непосредственно при повороте револьверной головки - конец приводного вала, с выполненными на нем гранями, входит в паз 30 ступицы приводного конического колеса передачи 31. Требуемое (горизонтальное) положение паза 30, контролируемое датчиком 32, обеспечивается остановом и фиксацией посредством двигателя М4 конической передачи 31.The kinematic connection of the key 28 and tool spindles with a rotation drive 29 from the M4 electric motor is provided directly when the turret is rotated - the end of the drive shaft, with faces made on it, enters the groove 30 of the hub of the drive bevel gear 31. The required (horizontal) position of the groove 30, controlled by the sensor 32, is provided by stopping and fixing by means of a bevel gear motor M4 31.

При этом зубчатое колесо 33 в револьверной головке зацеплено с колесом 34, свободно вращающимся на валу и через колесо 35 вращает колесо 36 с внутренними зубьями жестко связанное с поворотной частью револьверной головки. При зацеплении колеса 33 с колесом 37 вращение передается на коническую передачу 31 и далее на приводной инструментальный шпиндель или зажимной ключ 28.In this case, the gear wheel 33 in the turret is engaged with the wheel 34 freely rotating on the shaft and through the wheel 35 rotates the wheel 36 with internal teeth rigidly connected with the rotary part of the turret. When the wheel 33 is engaged with the wheel 37, the rotation is transmitted to the bevel gear 31 and then to the driving tool spindle or clamping key 28.

Многосторонняя обработка деталей на предлагаемом полуавтомате осуществляется следующим образом.Multilateral processing of parts on the proposed semiautomatic device is as follows.

При зафиксированном исходном угловом положении шпинделя 5 с поворотным патроном 2 к последнему подводится револьверная головка 4 с зажимным ключом 28 в рабочей позиции. Подпружиненная головка 38 ключа вращаясь соединяется с винтом зажимного механизма 15 и, вращая винт производит зажим детали 11, предварительно установленной на базирующем элементе 21. Эскиз детали приведен на Фиг.2.When the initial angular position of the spindle 5 with the rotary cartridge 2 is fixed, the turret 4 with the clamping key 28 in the working position is brought to the latter. The spring-loaded head 38 of the key rotates by connecting to the screw of the clamping mechanism 15 and, rotating the screw, clamps the part 11 pre-installed on the base element 21. The sketch of the part is shown in FIG. 2.

Далее согласно управляющей программе (УП) производится обработка стороны 39 детали 11:Further, according to the control program (UE), the processing of side 39 of part 11 is performed:

- сверление центрального отверстия (вращается главный шпиндель 5);- drilling of the central hole (the main spindle 5 rotates);

- расточка центрального отверстия;- boring of the central hole;

- обточка торца детали и снятие фаски в отверстии;- turning the end face of the part and chamfering in the hole;

- выточка трапецевидной канавки на торце под уплотнение.- the groove of the trapezoid groove at the end under the seal.

Затем производится останов главного шпинделя 5 и поворот его на соответствующий угол.Then the main spindle 5 is stopped and rotated by an appropriate angle.

Далее согласно УП осуществляется:Further, according to the UE carried out:

- сверление восьми отверстий под резьбу, расположенных по окружности с поворотом шпинделя 5 после каждого сверления;- drilling eight holes for threads located around the circle with the rotation of the spindle 5 after each drilling;

- снятие фасок в восьми просверленных отверстиях;- chamfering in eight drilled holes;

- фрезерование резьбы М22-6Н в восьми отверстиях.- Milling of M22-6H thread in eight holes.

На этом заканчивается обработка стороны 39 и производится поворот детали 11 в патроне 2 на угол 90° (стороной 40 к рабочей зоне).This ends the processing of side 39 and the part 11 is rotated in the cartridge 2 by an angle of 90 ° (side 40 to the working area).

Производится повторение всех переходов, выполненных на стороне 39.All transitions made on side 39 are repeated.

Далее точно также обрабатывается сторона 41 противоположная стороне 39 детали 11 и производится ее поворот на 90° в исходное положение. Затем ключом 28 по аналогии с зажимом производится ее освобождение от зажима и съем со станка готовой детали, обработанной за один установ.Then, the side 41 opposite to the side 39 of the part 11 is also processed exactly the same and it is rotated 90 ° to its original position. Then, with the key 28, by analogy with the clamp, it is released from the clamp and the finished part is processed from the machine, processed in one installation.

Поворот детали в патроне 2 осуществляется от гидроцилиндра 19 через реечную передачу 20, которая вращает шестерню 18, находящуюся в зацеплении с двумя клиновыми толкателями 16 и 17, воздействующими на четырехгранник, выполненный на ведущей части 12 двухкомпонентного звена. Цикл поворота состоит из двух полуциклов. В первом полуцикле толкатель 16, воздействуя на ребро четырехгранника поворачивает последний навстречу своему движению и фиксирует его в промежуточном положении. Во втором полуцикле толкатель 17 своим торцом зацепляет гран четырехгранника и, поворачивая его по ходу своего движения, фиксирует за следующую грань. Цикл поворота завершается.The rotation of the part in the cartridge 2 is carried out from the hydraulic cylinder 19 through the rack gear 20, which rotates the gear 18, which is meshed with two wedge pushers 16 and 17, acting on the tetrahedron made on the leading part 12 of the two-component link. The rotation cycle consists of two half-cycles. In the first half-cycle, the pusher 16, acting on the edge of the tetrahedron, turns the latter towards its movement and fixes it in an intermediate position. In the second half-cycle, the pusher 17 hooks the tetrahedron face with its end face and, turning it in the direction of its movement, fixes it for the next facet. The rotation cycle ends.

При необходимости циклы поворота повторяются по команде УП с контролем положения детали в патроне датчиком 22, связанным через шток с цилиндром поворота 19.If necessary, rotation cycles are repeated at the command of the control unit with the position of the part in the cartridge being monitored by a sensor 22 connected through the rod to the rotation cylinder 19.

Применение предлагаемого многоцелевого полуавтомата с ЧПУ для многосторонней обработки позволит повысить надежность работы, повысить производительность в 1,5 раза, благодаря сокращению затрат времени на установку, снятие и транспортирование изделий, а также на перенастройку оборудования.The use of the proposed multi-purpose semiautomatic machine with CNC for multilateral processing will increase the reliability of work, increase productivity by 1.5 times, due to the reduction of time spent on installation, removal and transportation of products, as well as on the reconfiguration of equipment.

Claims

A multi-purpose semiautomatic machine with CNC for multilateral machining of parts, comprising a vertical spindle assembly, a turret carrying power and non-power tools, a numerical control system, characterized in that it is additionally equipped with an automatic rotary device with a mechanical workpiece clamp and providing part processing with 4 of the sides, both without stopping the spindle, and with its fixing in any angular position, for clamping-expanding the workpiece, a mechanical key is provided in it, placed It is driven in one of the turret head sockets and driven into rotation by mechanisms for driving tool spindles of the machine.