Агрегатно-модульные конструкции инструментов

 

В целях повышения универсальности инструмента и одновремен­ного упрощения конструкции разработаны агрегатно-модульные системы инструмента для станков разных типов, которые обеспе­чивают большой эффект благодаря технологии группового из­готовления инструмента.

Инструмент, собираемый из унифицированных узлов и агрега­тов, переналаживают применительно к изменению обрабатывае­мых деталей простой компоновкой унифицированных взаимоза­меняемых узлов. Традиционный инструмент заменяется комплек­тами, составленными из унифицированных агрегатов и узлов, с их частичной или полной разборкой для последующей сборки в другом сочетании. Такая конструкция позволяет заказать не просто инструмент определенного типа, а систему инструмента с необходимыми сменными устройствами.

Система агрегатно-модульного инструмента является эффек­тивным средством удовлетворения требований потребителей к комплексному оснащению станков с ЧПУ, позволяющим умень­шить число индивидуальных заказов.

Для создания инструментов различных типов используют определенное число деталей (модулей), которые образуют взаимо­связанный механизм, обладающий достаточными результирую­щими жесткостью и точностью. Такой инструмент позволяет созда­вать комбинированные инструменты, изменять длины и диаметры в соответствии с каждой конкретной задачей обработки.

Составной инструмент обладает меньшей жесткостью по срав­нению со-сплошным инструментом, однако в ряде случаев имеет большую способность к гашению вибраций. Назначение системы агрегатно-модульного инструмента и их состав могут быть различными. Так, одна из систем модульного расточного инструмента составлена из следующих элементов (рис. 18): расточных головок 1 разных типоразмеров, выполняющих ра­бочую функцию; удлинителей 2 и переходников, предназначенных для уменьшения диаметра оправки; хвостовых оправок 3, предна­значенных для установки в гнезде шпинделя станка.

 

 

Рис. 18. Схема построения сборного расточного инструмента

 

 

 

Рис. 19. Резцовый блок (а) и схема его Рис. 20. Комплект инструментальных блоков

крепления на базовой оправке (6, в)

 

 

Существует несколько способов составления инструмента: 1) рабочую часть инструмента закрепляют непосредственно на хвостовой оправке; 2) через промежуточные элементы (при уста­новке меньшего по размерам инструмента); 3) через удлинитель (например, при обработке отверстий во 2-й или 3-й стенке корпус­ной детали).

Основным и наиболее важным узлом агрегатного инструмента является соединительный элемент, который обеспечивает не только взаимное соединение отдельных частей инструмента, но также жесткость, точность и повторяемость сборки агрегатных инстру­ментов. В рассмотренной системе в качестве соединительного эле­мента служит цилиндрический стержень с резьбой на конце, стыкуемый с цилиндрическим отверстием с резьбой. Базирование также осуществляется по тщательно обработанным торцовым по­верхностям.

Следует отметить, что принцип агрегатирования в определен­ной мере применен в системах вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ с устройствами автоматической смены инструмента (см. рис. 17). На практике такие системы могут быть тщательно отработаны для различного оборудования. Одной из самых со­вершенных систем инструмента для токарных станков с. ЧПУ является в частности система агрегатно-модульного инструмента концерна «Сандвик» (Sandvik, Швеция).

 

Рис. 21. Индивидуальная оправка для резцовых блоков: а — общий вид; б — схема

Все режущие блоки системы имеют базовые поверхности с цилиндрическим отверстием и пазов в середине хвостовика (рис. 19, а). При установке блока 1 в гнездо оправки 3 (сверху вниз) блок поверхностями выступа А базируется в прямоуголь­ном гнезде оправки. При этом в цилиндрическое отверстие и паз блока входит фигурный выступ тяги 2 (рис. 19, б). При смеще­нии тяги 2 под действием силы Q происходит крепление блока в гнезде оправки 3 (рис. 19, в).

Набор разнообразных блоков (рис.20) к одной оправке от­крывает широкие технологические возможности обработки дета­лей на каждом данном станке. Единообразие базовых поверхностей блоков обеспечивает простоту замены инструмента в зависи­мости от перехода (обрабатываемой поверхности) операции.

Рис. 22. Стационарная оправка для крепления резцовых блоков

В общем случае оправки для крепления инструментальных блоков могут быть выполнены в виде отдельных (индивидуальных) элементов или являться базовыми стационарными элементами ре­вольверных головок (суппортов). Индивидуальная оправка (рис. 21) для крепления резцовых блоков может быть установлена в резцедержателе суппорта токарного станка или в гнезде револьверной головки (через переходную оправку). Базовые плоскости оправки позволяют с большой точ­ностью устанавливать резцовые блоки и обеспечивать при этом необходимое положение режущей вершины пластины по оси цент­ров станка (рис. 21, а). Для установки резцового блока в оп­равке выступ 1 (тяги 2) должен быть смещен влево (рис. 21, б). Это происходит к помощью ключа поворотом специального винта 4, который через планку 3 смещает тягу. Блок после его установки закрепляет поворотом винта 4 в обратную сторону. При этом

тя­га 2 под действием тарельчатых пружин 5 (пружины размещены в гнезде корпуса 7 оправки и на тяге и поджаты гайкой 6) смеща­ется вправо. С помощью выступа 1 происходит крепление резцо­вого блока.

Стационарная оправка (рис. 22) для крепления инструмен­тальных блоков винтами 3 стопорится на поверхности револьвер­ной головки или суппорта. Внутри оправки размещена тяга 10, которая хвостовиком 9 связана с валиком 7.

 

Рис. 23. Схема установки стационарных оправок на рабочей плоскости револь­верной головки

 

Хвостовик тяги и проушина валика 7 осью скреплены с рычагом 8, который может поворачиваться относительно оси 1. На цилиндрическом выступе корпуса 2 расположены тарельчатые пружины 4, которые поджи­маются через фланец 5 винтом 6, ввинченным в валик 7. При воздействии на торец винта 6 силой Р, тарельчатые пру­жины сжимаются, валик 7 смещается влево, рычаг 8 поворачива­ется относительно оси 1, а тяга 10 (с крепящим выступом) также смещается в направлении смещения валика 7. После установки в оправке инструментального блока и снятия воздействия силы Р резцовый блок закрепляется в оправке действием пружины 4. Через фланец 5, винт 6 пружины смещают валик 7, а следователь­но, происходит и обратный поворот рычага 8 и перемещение тя­ги 10. Таким образом, установленный инструментальный блок весь период работы находится под закрепляющим воздействием силы, определяемой тарельчатыми пружинами. В зависимости от размера и конструкции оправки эта сила составляет от 15 до 50 кН.

Рис. 24. Комплект инструмента для токарного станка

Использованная в системе агрегатно-модульного инструмента схема базирования и крепления инструментальных блоков позво­ляет достаточно просто автоматизировать как процесс замены блоков, так и их крепление.

В одном из вариантов (рис. 23) устройства крепления -раскрепления блоков построены на базе замкнутых гидросистем. Исходная гидросистема смонтирована в корпусе 1 револьверной головки и состоит из исходного плунжера 2 и нажимного порш­ня 3, между которыми в каналах находится упругая среда (на­пример, минеральное масло). Воздействие на плунжер 2 внешнего источника силы (какого-то подвижного элемента станка или про­мышленного робота) приводит к смещению плунжера, а следо­вательно, и к рабочему смещению (на выход) нажимного поршня 3.

В гнезде корпуса револьверной головки (соосно с поршнем 3) могут быть закреплены непосредственно оправки 8 (4), 9 или пере­ходник 6. Переходник имеет свою замкнутую гидрополость, огра­ниченную поршнями 5 и 7, и служит для размещения оправки 4. Угловая конструкция переходника обеспечивает радиальное (по отношению к оси револьверной головки) положение оправки 4, а следовательно, и инструментальных блоков.

Таким образом, раскрепление инструментальных блоков в рас­сматриваемом устройстве осуществляется при воздействии порш­ня 3 на торец винта в оправке (винт 6, см. рис. 22), если исполь­зуются оправки 8 или 9. При использовании переходника давление на торец винта оправки 4 осуществляется поршнем 5, т. е. от поршня 3 через промежуточную гидросистему переходника.

Закрепление инструментальных блоков на любой из оправок (как это рассматривалось выше, см. рис. 22) осуществляется за счет усилия тарельчатых пружин при снятии давления на исход­ный плунжер 2.

Рассмотренная система достаточно универсальна. Она может быть использована также на станках, револьверные головки кото­рых или суппорты имеют базовые отверстия с механизмом креп­ления с помощью рифленого валика (см. рис. 4.3, а). В этом слу­чае комплект системы должен включать в себя базовые оправки или переходники с рифлеными хвостовиками (рис. 24).