Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ с ручной сменой инструмента.

Основой такого инструмента являются бы­стродействующие переходные патроны, которые позволяют без смены основного инструментального блока заменять изношенный инструмент или вводить последующий при обработке различными инструментами. Быстродействие вспомогательного инструмента необходимо также для облегчения труда наладчиков при подго­товке инструмента. В качестве базового в той или иной системе могут служить различные (по конструкции) быстросменные пат­роны с определенным хвостовиком, соответствующим гнезду шпинделя определенных типов станков. Классификация инстру­ментальных систем для станков с ЧПУ с ручной сменой инстру­мента приведена на рис. 7. Основой классификации является конструкция базового быстросменного патрона, определяющего вид хвостовика сменных вспомогательных элементов или режу­щего инструмента.

Так, для сверлильных станков с ЧПУ с ручной сменой инстру­мента и гнездом шпинделя под конус Морзе используют систему на базе быстросменного патрона с шариковым захватом (рис. 8). К такому патрону прилагается комплект вставок с одинаковыми хвостовиками (под гнездо патрона), в которых могут закрепляться различные режущие инструменты. К одной из вставок 7 придается комплект переходных втулок 8, позволяющих при необходимости регулировать вылет закрепляемого с помощью этой втулки ре­жущего инструмента. Естественно, что в разных системах конструкции базовых быстросменных патронов различны. Так, в системе вспомогатель­ного инструмента для расточных станков с ЧПУ с ручной сменой инструмента (рис. 9) базовый быстросменный патрон (с хвосто­виком под конус Морзе) имеет гнездо под хвостовики с конусно­стью 7: 24, что позволяет закреплять различные патроны и оправки, в том числе и для фрез. Крепление оправок в базовом патроне осуществляется гайкой.

Рис.7. Классификация инструментальных систем для станков с ЧПУ с ручной сменой инструмента

 

Рис. 8. Инструментальная быстросменная система для сверлильных станков с ЧПУ:

I— шпиндель станка; 2 — быстродействующий патрон (базовый) с шариковым захватом; 3 — сверлильный патрон; 4 — цанговый патрон; 5 — вставка с внутренними конусами Морзе; 6 — плавающий патрон для разверток; 7 — вставка с цилиндрическим отверстием и пазом под шпонку; 8 — регулируемая цилиндрическая втулка; 9 — патрон для мет­чиков; 10 — быстросменная вставка

 

Системы вспомогательного инструмента для многоинструментных и многоцелевых станков строят по общему принципу. Каждая система имеет набор основных (базовых) оправок с соответствующим хвостовиком — либо с конусностью 7: 24 или с размерами (по ISO) 30, 40, 45, 50 и 60 мм. В каждый из наборов, кроме основных опровок, закрепляемых в шпинделе станка, входят раз­личные переходные оправки, переходные втулки и патроны для закрепления режущих инструментов. Среди них — переходные втулки с посадочным отверстием конуса Морзе и дополнительным осевым креплением винтом концевого режущего инструмента, цанговые патроны, расточные головки с тонким регулированием на размер, оправки и патроны для закрепления фрез и др. Базо­вые оправки набора (рис. 10) обычно имеют два конструктивных исполнения. Один вид оправок 4 предназначен для непосредствен­ного закрепления режущего инструмента РИ известными спосо­бами. Так, дисковая фреза, устанавливаемая по цилиндрической посадочной шейке оправки со шпонкой, крепится винтом 1 с ис­пользованием шайб 2 и 3. Второй вид базовых оправок предназначен для установки различных переходных элементов, напри­мер, различных переходных оправок, которые имеют общий вид хвостовика, например цилиндрический со шпонкой 7. Оправки крепятся в гнезде патрона винтом 6. Резьбовое кольцо 8 позволяет облегчить удаление оправки из гнезда. Эти переходные оправки могут применяться либо для непосредственного закрепления ин­струмента (например, расточных резцов), либо быть основой для закрепления следующего уровня вспомогательной оснастки (на­пример, набора цанговых патронов 9 для сверл с цилиндрическим хвостовиком).

При настройке станка базовые оправки устанавливают в базо­вом отверстии основного шпинделя (или в шпинделях револьверной головки), обеспечивая при этом совмещение вырезов на флан­це оправки со шпонками 5. Эти шпонки передают крутящий мо­мент оси шпинделя. Возможные конструкции базовых оправок показаны на рис. 11, а — г. На базовых оправках для непосред­ственного закрепления инструмента его можно устанавливать и с помощью переходных втулок (рис. 11, в, г), если посадочное гнездо оправки не соответствует размеру хвостовика инструмента. Так, в одной и той же базовой оп­равке (рис. 11, г) с коническим отверстием (конус Морзе) сверла диаметрами 28 — 50 мм устанав­ливают непосредственно, а сверла диаметром 6—23 — через переход­ную втулку.

Крепление концевых фрез в оправках (рис. 11, б, в) осуще­ствляется с использованием вин­тов (1), которые крепят фрезу (инструмент РИ) в базовой оп­равке.

Конструкции базовых оправок с переходными элементами могут иметь устройства для регулирова­ния вылета режущего инструмента (рис. 12). Так, переходная втулка 3, в которой размещено сверло 7, установлена в отвер­стии базовой оправки 1. Регулиро­вание вылета инструмента осуществляется вращением регулиро­вочной гайки 5 по наружной трапецеидальной резьбе втулки 3. При этом происходит осевое смещение втулки с инструментом, так как втулка от проворота удерживается шпонкой 2. После достижения требуемой величины вылета инструмента гайка 5 фиксируется с помощью стопорного винта 6, под который уложена мягкая прокладка, а сама втулка 3 крепится в корпусе оправки 1 винтами 4.

 

 

Рис. 9. Инструментальная система для расточных станков с ручной сменой инструмента:

1— быстродействующий патрон (базовый) с накидной гайкой; 2 — оправка для торцовых насадных фрез; 3 — цанговый патрон; 4 — переходная втулка; 5 — резьбонарезной патрон; 6 — расточная оправка; 7 — хвостовик; 8 — вставки к резьбонарезному патрону;9 — насадная расточная оправка..

Рис.10. Схема построения инструментального комплекса

 

Рис. 11. Конструкции базовых оправок

Следует отметить, что крепление базовых оправок в шпинделе станка винтовым шомполом, как наиболее простое, характерно больше для станков общего назначения. В станках с ЧПУ, как правило, в шпиндели встроены специальные механизированные полуавтоматические или автоматические устройства крепления инструмента, имеющие специальные захватные устройства. Поэ­тому в зависимости от конструктивного решения шпиндельного устройства станки для закрепления инструмента базовые оправки каждого заданного комплекта должны иметь соответствующие этому устройству наружные, внутренние или резьбовые поверх­ности захвата. При наружных поверхностях (рис. 13, б, в) в задний конец инструментальной оправки ввертывают штырь-захват с заплечиками. За этот штырь при установке оправки в гнездо шпинделя захватывает специальный захват шомпола и 'за­тягивает оправку, закрепляя ее. У некоторых оправок элемент захвата выполняют непосредственно по внутренней поверхности оправки со стороны заднего торца оправки в виде выточки с оваль­ным входом (рис. 13, а). Соответствующую некруглую форму имеет и конец штока зажимного механизма станка. Шток, пере­мещаясь вперед, входит в выточку, поворачивается в ней на 90° и, перемещаясь назад, захватывает и закрепляет оправку. Следует указать, что необходимая жесткость соединения вспомогатель­ного инструмента со шпинделем достигается высокой силой за­крепления (затяжки) оправки, составляющей для отдельных стан­ков 12—15 кН.

Разработка отдельных подсистем вспомогательного инстру­мента для шпинделей с коническим гнездом ведется при наличии общей возможной схемы крепления всех видов режущего инстру­мента (рис. 14). Построение схемы и правила разработки кон­кретных подсистем на базе этой схемы определены данными ру­ководящих материалов РТМ2 П10—2—79 «Система вспомогатель­ного инструмента для станков с ЧПУ», разработанных ЭНИМСом.

 

Рис. 12. Базовая оправка с переходным элементом

 

Подсистема вспомогательного инструмента для сверлильно-расточных и фрезерных станков с коническим отверстием в шпин­деле с конусностью 7: 24 имеет (рис. 15) 15 базовых оправок (1.1—1. 15 ), 10 переходных оправок ( 1.16—1.25 ), три патрона ( 1. 26—1.28 ) и оправку 1.29. Среди базовых оправки 1.1—1. 3предназначены для крепления фрез с использованием торцовых или продольных шпонок, цанговые патроны 1.4 и 1.6 — для стандартных сверл, зенкеров, разверток, фрез диаметром до 20 мм и специальных фрез диаметром 20—40 мм, имеющих цилиндриче­ский хвостовик, патрон 1.5—для специальных концевых фрез.

 

 

Рис. 13. Схема захватов базовых оправок

 

Серия оправок 1.10—1.15предназначена для расточных инстру­ментов: 1.10— для стандартных расточных резцов, выполняющих черновое растачивание отверстий диаметром 55—180 мм; 1.11и 1.12— для вставок, выполняющих чистовое растачивание отверстий диаметром 45—350 мм; 1.14— для закрепления не­перетачиваемых твердосплавных пластин, предназначенных для чернового растачивания отверстий диаметрами 80—250 мм; 1.15 — универсальная оправка

для резцов, обрабатывающих канавки на торце заготовки: 1.13— для специальных резцов.

Инструменты с коническим хвостовиком можно установить непосредственно в оправки 1.7и 1.8или через переходные втул­ки. В оправке 1.7 инструмент удерживается силой трения в ко­ническом сопряжении (конус Морзе), а в оправке 1.8затягива­ется винтом, вставленным со стороны хвостовика оправки. Та­кими же способами в оправках 1.7 и 1.8 могут быть установлены патроны 1.26 — 1.29, предназначенные для сверл 1.26, метчиков 1.27, расточных резцов 1.28 и насадных разверток 1.29.

Переходные оправки 1.16 — 1.25, закрепляемые в базовой оп­равке 1.9, позволяют регулировать вне станка осевые размеры (вылет) инструмента. Кроме переходных оправок, аналогичных по назначению ранее рассмотренным, имеются оправки для насадных зенкеров и разверток (1.19), перовых сверл (1.23) и рас­точных резцов (1.22).

Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ с системой автоматической смены инструмента (АСИ). На станках с ЧПУ, оснащенных системами АСИ, используют те же режущие инстру­менты, что и на других станках с ЧПУ. Но в комплектах вспомо­гательного инструмента для станков с системами АСИ базовые оправки имеют определенные конструктивные особенности. Эти оправки (рис. 16, а) имеют следующие поверхности: 2 — для базирования в шпинделе станка; 3 — для установки и закрепле­ния режущих и вспомогательных инструментов; 4 — контакти­рующие с захватами автоматической руки; 1 — для элемента 5 силового зажима в шпинделе станка и в некоторых случаях для установки элементов 6, кодирующих номер инструмента (рис.16, б).

В настоящее время конструкция хвостовиков вспомогательных инструментов для многоцелевых станков с ЧПУ и станков с АСИ регламентирована стандартом, согласно которому разрешено при­менять оправки с двумя номерами конусов: 40 и 50. Для сопря­жения с автоматической рукой разрешено использовать только конические поверхности с углом конуса 60°, выполненные в виде кольцевой выточки на фланце оправки. На фланце прорезаны два паза для сопряжения с торцовыми шпонками шпин­деля.

Размер D₂ у оправки определяет свободное пространство для захвата автоматической рукой. Протяженность свободного пространства а от торца фланца не менее 10 мм для хвостовика № 40 и не менее 16 мм для хвостовика № 50. Это пространство нельзя занимать элементами оправок и режущих инструментов. Коническая поверхность хвостовика с конусностью 7: 24 и коль­цевая канавка под захват автоматической рукой должны иметь твердость 52—56 HRC₃. Канавки для кодирования оправки раз­решено выполнять на поверхности диаметром d_s и на штырях под захват механизмов осевого закрепления.

 

 

 

Рис. 14. Общая схема инструментального комплекса установки режущего инструмента на станках с ЧПУ

1-13 – базовые оправки;

11-19 – переходные оправки

 

 

 

 

Рис. 15 Подсистема вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ

 

 

 

 

Рис. 16 Хвостовик базовой оправки

(а) для станков с системой АСИ и схема размещения на оправке кодовых колец (б)

 

 

Рис. 17

 

На практике каждый станок с ЧПУ и системой АСИ обычно оснащен комплектом (набором) вспомогательного инструмента, размещаемого в магазине. Для отечественных станков с ЧПУ такие комплекты строятся по принципу, заложенному в общую подсистему инструмента для станков. В последнее время, в част­ности для многоцелевых станков, работающих в условиях производства и входящих в состав техноло­гических модулей (автоматизированных станочных комплексов), разработаны и эксплуатируются типовые наборы технологиче­ской оснастки, включающей режущий, вспомогательный инстру­менты и приспособления. Такие наборы предполагают исполь­зование единых конструкции и типоразмеров (составляющих эти наборы элементов технологической оснастки) в пределах не одного станка, а целой группы станков, составляющих автоматизированный участок, т. е. автоматизированный станочный комп­лекс (АСК).

 

 

 

Рис. 15 Подсистема вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ

 

Рис. 16 Хвостовик базовой оправки

а) для станков с системой АСИ

б) схема размещения на оправке кодовых колец