RU2149737C1

RU2149737C1 - Cut-off head to remote-control machine tool

Info

Publication number: RU2149737C1
Application number: RU98115434A
Authority: RU
Inventors: В.М. Батин
Original assignee: Центральное конструкторское бюро машиностроения
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: working of active materials. SUBSTANCE: cut-off head includes stationary body, spindle head having mechanism for securing tool and mounted on tail spindle with possibility of motion between cutting zone and position for changing tool, follower for controlling mechanism for securing tool mounted in tool changing position and unit for rotating spindle. Tail spindle and unit for rotating spindle are in the form of coaxially arranged double-stage telescopic shafts whose outer stages are mounted with possibility of separate rotation and inner stages - with possibility of simultaneous motion and separate rotation. Outer stage of telescopic shaft of tail spindle is mounted in stationary housing, one end of its inner stage is engaged with lead nut arranged coaxially relative to outer stage and fixed to it. Opposite end of inner stage is joined with spindle head; inner stage is provided with lengthwise key groove passing to semicircular groove. Both said grooves engage with key fixed to stationary housing. Outer step of telescopic shaft of spindle rotation unit is placed in outer stage of telescopic shaft of tail spindle; its inner step is kinematically joined with spindle. EFFECT: improved design. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке активных материалов и может быть использовано на станках с дистанционным управлением. The invention relates to the processing of active materials and can be used on machines with remote control.

Известна отрезная головка к станкам с дистанционным управлением для обработки активных материалов в защитной камере [1]. Такая головка содержит корпус с механизмом его поворота и фиксации, несущий шпиндель, вал поворота головки и винтовую пару для дистанционного управления. Винтовая пара и механизм поворота и фиксации расположены в корпусе головки, причем последний выполнен в виде взаимодействующих между собой коромысла и эксцентриковых рычагов, гайка винтовой пары снабжена водилом, несущим указанное коромысло, а вал поворота головки снабжен жестко закрепленной на нем втулкой с кулачками, и в нижней части водила выполнен выступ для зацепления с кулачками втулки. Known cutting head to machines with remote control for processing active materials in a protective chamber [1]. Such a head contains a housing with a mechanism for its rotation and fixing, bearing a spindle, a shaft for turning the head and a screw pair for remote control. A screw pair and a rotation and fixing mechanism are located in the head housing, the latter being made in the form of interacting rocker arms and eccentric levers, the screw pair nut is equipped with a carrier that carries the specified beam, and the head rotation shaft is equipped with a sleeve with cams fixed to it, and the lower part of the carrier is made a protrusion for engagement with the cams of the sleeve.

Известная отрезная головка имеет сложную конструкцию, а для осуществления смены инструмента необходимо наличие в защитной камере манипулятора для вращения винта винтовой пары. The known detachable head has a complex structure, and to implement a tool change, a manipulator is needed in the protective chamber to rotate the screw of the screw pair.

Известна также отрезная головка для станков с дистанционным управлением [2] содержащая фланец, установленный на фланце с возможностью поворота корпус со шпинделем и шариковый замок с подпружиненной штангой для крепления инструмента в шпинделе. Головка дополнительно снабжена закрепленным на фланце кулачком и установленным в корпусе рычагом, кинематически связанным с подпружиненной штангой и введенным в головку толкателем, взаимодействующим с кулачком. Also known is a cutting head for machines with remote control [2] containing a flange mounted on the flange with the possibility of rotation of the housing with a spindle and a ball lock with a spring-loaded rod for mounting the tool in the spindle. The head is additionally equipped with a cam fixed to the flange and a lever mounted in the housing kinematically connected with a spring-loaded rod and a pusher introduced into the head interacting with the cam.

Для такой отрезной головки требуется привод поворота корпуса, в котором расположен шпиндель. Кроме того, верхняя часть отрезной головки имеет сильно развитую часть, что нежелательно по соображениям отсутствия свободного пространства. Such a cutting head requires a rotational drive of the housing in which the spindle is located. In addition, the upper part of the cutting head has a highly developed part, which is undesirable for reasons of lack of free space.

Наиболее близкой по своей технической сущности по отношению к заявляемой отрезной головкe к станку с дистанционным управлением является отрезная головка к станку с дистанционным управлением [3], содержащая неподвижный корпус, шпиндельную головку с механизмом закрепления инструмента, установленную на пиноли с возможностью перемещения между зоной резания и позицией смены инструмента, копир управления механизмом закрепления инструмента, установленный в позиции смены инструмента, и средство вращения шпинделя. The closest in its technical essence with respect to the inventive cutting head to a machine with a remote control is a cutting head to a machine with a remote control [3], containing a fixed housing, a spindle head with a mechanism for securing the tool mounted on the quill with the ability to move between the cutting zone and a tool change position, a copier controlling the tool holding mechanism installed in the tool change position, and a spindle rotation means.

Такая отрезная головка имеет сложную конструкцию, что отрицательно сказывается на габаритах головки, занимаемого пространства и ее стоимости. Сложность конструкции обусловлена тем, что прототип содержит несколько сложных по исполнению и характеру взаимодействия кинематических звеньев, сборка которых составляет определенную сложность. Such a cutting head has a complex structure, which negatively affects the dimensions of the head, the occupied space and its cost. The complexity of the design is due to the fact that the prototype contains several complex in the execution and nature of the interaction of kinematic links, the assembly of which is a certain complexity.

Технический эффект, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в снижении веса и повышении жесткости. The technical effect achieved by the claimed invention is to reduce weight and increase stiffness.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать отрезную головку к станку с дистанционным управлением, простую по конструкции и управлению. The present invention was based on the task of developing a cutting head to a machine with remote control, simple in design and control.

Эта задача решается тем, что в отрезной головке к станку с дистанционным управлением, содержащей неподвижный корпус, шпиндельную головку с механизмом закрепления инструмента, установленную на пиноли с возможностью перемещения между зоной резания и позицией смены инструмента, копир управления механизмом закрепления инструмента, установленный в позиции смены инструмента, и средство вращения шпинделя, согласно изобретению пиноль и средство вращения шпинделя выполнены в виде коаксиально расположенных двухступенчатых телескопических валов, наружные ступени которых установлены с возможностью независимого вращения, а внутренние ступени - с возможностью одновременного перемещения и независимого вращения, при этом наружная ступень телескопического вала пиноли установлена в неподвижном корпусе, а ее внутренняя ступень одним концом сцеплена с ходовой гайкой, установленной соосно c наружной ступенью и зафиксированной на ней, и соединена противоположным концом со шпиндельной головкой, при этом внутренняя ступень снабжена продольным шпоночным пазом, переходящим в полукольцевой паз, которые взаимодействуют со шпонкой, зафиксированной в неподвижном корпусе, а наружная ступень телескопического вала средства вращения шпинделя размещена в наружной ступени телескопического вала пиноли, причем внутренняя ступень кинематически связана со шпинделем. This problem is solved by the fact that in the cutting head to the machine with a remote control containing a fixed body, a spindle head with a tool clamping mechanism mounted on the quill with the ability to move between the cutting zone and the tool change position, a copier control tool fixing mechanism installed in the shift position tool and spindle rotation means, according to the invention, the pinol and spindle rotation means are made in the form of coaxially arranged two-stage telescopic fishing, the outer steps of which are installed with the possibility of independent rotation, and the inner steps - with the possibility of simultaneous movement and independent rotation, while the outer stage of the telescopic pinole shaft is installed in a fixed casing, and its inner stage is coupled at one end to a running nut mounted coaxially with the outer a step and fixed on it, and connected to the spindle head at the opposite end, while the inner step is provided with a longitudinal keyway that passes into a half-shaft a central groove that interacts with a key fixed in the fixed housing, and the outer step of the telescopic shaft of the spindle rotation means is located in the outer step of the telescopic pinole shaft, the inner step being kinematically connected to the spindle.

Эта задача решается также тем, что ходовая гайка снабжена элементами кулачковой муфты, ответными элементам кулачковой муфты, расположенными на внутренней ступени телескопического вала пиноли. This problem is also solved by the fact that the running nut is equipped with cam clutch elements, reciprocal cam clutch elements located on the inner stage of the telescopic pinole shaft.

Эта задача решается также тем, что элементы кулачковой муфты подпружинены в направлении перемещения внутренней ступени телескопического вала пиноли. This problem is also solved by the fact that the elements of the cam clutch are spring-loaded in the direction of movement of the inner stage of the telescopic pinole shaft.

Благодаря тому что телескопические валы пиноли и средства вращения шпинделя расположены коаксиально, конструкция отрезной головки к станкам с дистанционным управлениям имеет небольшие габариты, занимает мало места и обладает высокой жесткостью. Выполнение на внутренней ступени телескопического вала пиноли продольного шпоночного паза, переходящего в полукольцевой, с которыми взаимодействует шпонка, зафиксированная в неподвижном корпусе, позволяет с помощью привода перемещения шпиндельной головки (рабочая подача) осуществить развод шпиндельной головки на 180^o для раскрепления (закрепления) режущего инструмента. Это позволяет упростить конструкцию отрезной головки и упростить процесс дистанционного управления сменой инструмента - отрезную головку нужно только переместить в позицию смены инструмента.Due to the fact that the telescopic pinole shafts and the spindle rotation means are coaxial, the design of the cutting head for machines with remote controls is small, takes up little space and has high rigidity. The execution on the inner stage of the telescopic shaft of the pinole of a longitudinal keyway, turning into a semi-ring, with which the key interacts, fixed in a fixed housing, allows the spindle head to be 180 ^° apart using the drive to move the spindle head (work feed) for fixing (fixing) the cutting tool . This allows us to simplify the design of the cutting head and to simplify the process of remote control of tool change - the cutting head only needs to be moved to the tool change position.

Эти и другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 - продольный разрез отрезной головки; фиг. 2 - разрез А-А; фиг. 3 - разрез Б-Б. These and other features and advantages of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a longitudinal section of a cutting head; FIG. 2 - section aa; FIG. 3 - section BB.

Отрезная головка к станку с дистанционным управлением содержит неподвижный корпус 1, шпиндельную головку 2 с механизмом 3 закрепления инструмента 4. Шпиндельная головка 2 установлена на пинoли 5 с возможностью перемещения между зоной резания и позицией смены инструмента. Копир 6 управления механизмом 3 закрепления инструмента 4 установлен в позиции смены инструмента. Отрезная головка имеет средство 7 вращения шпинделя 8. The cutting head to the machine with remote control contains a stationary housing 1, a spindle head 2 with a mechanism 3 for fixing the tool 4. The spindle head 2 is mounted on the pin 5 with the ability to move between the cutting zone and the position of the tool change. The copier 6 controls the mechanism 3 for fixing the tool 4 is installed in the position of the tool change. The cutting head has a means 7 of rotation of the spindle 8.

Пиноль 5 и средство 7 вращения шпинделя выполнены в виде коаксиально расположенных двухступенчатых телескопических валов 9 и 10, наружные ступени которых установлены с возможностью независимого вращения, а внутренние ступени - с возможностью одновременного перемещения и независимого вращения. Наружная ступень 11 телескопического вала 9 установлена на шарикоподшипниках 12 в неподвижном корпусе 1. Внутренняя ступень 13 телескопического вала 9 одним концом 14 сцеплена с ходовой гайкой 15, установленной соосно c наружной ступенью 11 и зафиксированной на ней, и соединена противоположным концом 16 со шпиндельной головкой 2. Внутренняя ступень 13 снабжена продольным шпоночным пазом 17, переходящим в полукольцевой паз 18. Оба паза могут взаимодействовать со шпонкой 19, зафиксированной в неподвижном корпусе 1. The pin 5 and the spindle rotation means 7 are made in the form of coaxially arranged two-stage telescopic shafts 9 and 10, the outer steps of which are mounted with the possibility of independent rotation, and the inner steps with the possibility of simultaneous movement and independent rotation. The outer stage 11 of the telescopic shaft 9 is mounted on ball bearings 12 in the stationary housing 1. The inner stage 13 of the telescopic shaft 9 is connected at one end 14 to a spindle nut 15, mounted coaxially with the outer stage 11 and fixed on it, and connected to the opposite end 16 with the spindle head 2 The inner stage 13 is provided with a longitudinal keyway 17, turning into a semi-ring groove 18. Both grooves can interact with the key 19, fixed in a fixed housing 1.

Наружная ступень 20 телескопического вала 10 средства 7 вращения шпинделя 8 размещена в наружной ступени 11 телескопического вала 9 пиноли 5 в подшипниках 21. Внутренняя ступень 22 телескопического вала 10 с помощью конических зубчатых колес 23, 24, кинематически связана со шпинделем 8. Связь между наружной ступенью 20 и внутренней ступенью 22 осуществлена с помощью шлицевого соединения 25. The outer step 20 of the telescopic shaft 10 of the spindle rotation means 7 is located in the outer step 11 of the telescopic shaft 9 of the pin 5 in bearings 21. The inner step 22 of the telescopic shaft 10 is kinematically connected to the spindle 8. with the help of bevel gears 8. The connection between the outer step 20 and the inner stage 22 is implemented using a spline connection 25.

Ходовая гайка 15 снабжена элементами 26 кулачковой муфты, ответными элементам 27 кулачковой муфты, расположенными на внутренней ступени 13 телескопического вала 9 пиноли 5. Любые из элементов 26, 27 подпружинены в направлении перемещения внутренней ступени 13 телескопического вала 9 пиноли 5. The running nut 15 is provided with cam clutch members 26, mating clutch members 27 located on the inner stage 13 of the telescopic shaft 9 of the pin 5. Any of the elements 26, 27 are spring loaded in the direction of movement of the inner stage 13 of the telescopic shaft 9 of the pin 5.

Механизм 3 закрепления инструмента 4 в шпинделе 8 выполнен в виде шарикового замка 28 и подпружиненных штока 29 и толкателя 30. The mechanism 3 for fixing the tool 4 in the spindle 8 is made in the form of a ball lock 28 and a spring-loaded rod 29 and a pusher 30.

Работа устройства осуществляется в следующей последовательности. Движение от приводов главного движения и движения рабочей подачи (не показаны) передается соответственно на двухступенчатые телескопические валы 9 и 10. При вращении наружной ступени 20 движение через шлицевое соединение 25 передается внутренней ступени 22 и коническому зубчатому колесу 23. Зубчатое колесо 23 через коническое зубчатое колесо 24 передает вращение шпинделю 8 и режущему инструменту 4. The operation of the device is carried out in the following sequence. The movement from the drives of the main movement and the movement of the working feed (not shown) is respectively transmitted to the two-stage telescopic shafts 9 and 10. When the outer stage 20 is rotated, the movement through the spline connection 25 is transmitted to the inner stage 22 and the bevel gear 23. The gear wheel 23 through the bevel gear 24 transmits rotation to the spindle 8 and the cutting tool 4.

При вращении наружной ступени 11 вместе с ней вращается ходовая гайка 15, которая при помощи резьбы, расположенной на конце 14 внутренней ступени 13, перемещает шпиндельную головку 2 в направлении рабочей подачи. Линейное перемещение шпиндельной головки возможно, поскольку шпонка 19 исключает вращение внутренней ступени, находясь в шпоночном пазу 17. При перемещении внутренней ступени 13 в крайнее положение влево относительно плоскости чертежа произойдет взаимное сцепление элементов 26 и 27 кулачковой муфты между собой. В этот момент шпонка 19 окажется расположенной в полукольцевом шпоночном пазу 18, и поэтому внутренняя ступень 13 может быть повернута на угол 180^o. Такое положение соответствует позиции смены инструмента. При повороте внутренней ступени 13 осуществляется поворот на 180^o шпиндельной головки 2. Толкатель 30, взаимодействуя с копиром 6, перемещает вверх подпружиненный шток 29, который освобождает шарики шарикового замка 28. Режущий инструмент освобожден и может быть удален с помощью манипулятора (не показан) из шпинделя 8. На его место может быть установлен с помощью того же манипулятора новый режущий инструмент.When the outer stage 11 rotates, the running nut 15 rotates with it, which, with the help of a thread located at the end 14 of the inner stage 13, moves the spindle head 2 in the direction of the working feed. Linear movement of the spindle head is possible, since the key 19 prevents rotation of the inner stage, being in the keyway 17. When moving the inner stage 13 to the extreme position to the left relative to the drawing plane, the cam clutch elements 26 and 27 will interlock with each other. At this moment, the key 19 will be located in the semicircular keyway groove 18, and therefore the inner stage 13 can be rotated through an angle of 180 ^o . This position corresponds to the tool change position. When the inner stage 13 is rotated, the spindle head 2 is rotated 180 ^° . The pusher 30, interacting with the copier 6, moves up the spring-loaded rod 29, which releases the balls of the ball lock 28. The cutting tool is released and can be removed using a manipulator (not shown) from spindle 8. A new cutting tool can be installed in its place using the same manipulator.

После этого телескопическому валу 9 придают вращение в обратном направлении. Толкатель 30 теряет контакт с копиром 6 и перемещается за пределы шпиндельной головки 2 наружу. Вместе с ним происходит перемещение в том же направлении подпружиненного штока 29. Движение штока 29 вызывает принудительное крепление инструмента 4 в шпинделе 8. После того как шпиндельная головка 2 повернется на 180^o, шпонка 19 окажется в зоне перехода продольного шпоночного паза 17 с полукольцевым пазом 18, и при дальнейшем вращении в ту же сторону наружной ступени 11 произойдет размыкание элементов 26 и 27 кулачковой муфты между собой и начнется линейное перемещение внутренней ступени 13 относительно неподвижного корпуса 1. Одновременно с перемещением внутренней ступени 13 происходит перемещение в ту же сторону внутренней ступени 22 телескопического вала 10. В процессе этого движения шлицевое соединение 25 не размыкается.After that, the telescopic shaft 9 is rotated in the opposite direction. The pusher 30 loses contact with the copier 6 and moves outside the spindle head 2 out. Together with it, the spring-loaded rod 29 moves in the same direction. The movement of the rod 29 causes the tool 4 to be mounted in the spindle 8. After the spindle head 2 is rotated 180 ^° , the key 19 will be in the transition zone of the longitudinal keyway 17 with a semi-ring groove 18 , and with further rotation in the same direction of the outer stage 11, the cam clutch elements 26 and 27 will open between themselves and linear movement of the inner stage 13 relative to the fixed housing 1 will begin. scheniem internal moving stage 13 occurs in the same direction as the inner step 22 of the telescopic shaft 10. During this movement the splined connection 25 is not opened.

Заявляемое изобретение позволяет с помощью простых средств осуществить подготовку инструмента к его удалению (установкe) из шпинделя. При этом конструкция получается компактной, не занимает большого пространства и одновременно конструкция получается жесткой за счет коаксиального расположения обоих телескопических валов 9 и 10, и наружный вал является опорной базой для внутреннего вала. The claimed invention allows using simple means to prepare the tool for its removal (installation) from the spindle. The design is compact, does not take up much space and at the same time the design is rigid due to the coaxial arrangement of both telescopic shafts 9 and 10, and the outer shaft is the supporting base for the inner shaft.

Источники информации
1. Патент РФ N 916130, B 23 C 3/00.Sources of information
1. RF patent N 916130, B 23 C 3/00.

2. Патент РФ N 1018813, B 23 C 7/00. 2. RF patent N 1018813, B 23 C 7/00.

3. Патент РФ N 1543704, B 23 C 3/00. 3. RF patent N 1543704, B 23 C 3/00.

Claims

1. The cutting head to the machine with a remote control, comprising a fixed housing, a spindle head with a tool holding mechanism mounted on the quill with the ability to move between the cutting zone and the tool change position, a control tool copier mounted on the tool change position, and a rotation means spindle, characterized in that the pinol and spindle rotation means are made in the form of coaxially arranged two-stage telescopic shafts, the outer steps of which s are installed with the possibility of independent rotation, and the inner steps with the possibility of simultaneous movement and independent rotation, while the outer stage of the telescopic pinole shaft is installed in a fixed housing, and its inner stage is engaged at one end with a running nut mounted coaxially with the outer stage and fixed on her, and the opposite end - with a spindle head, while the inner stage has a longitudinal keyway, turning into a semi-ring groove, both of which are means for interacting with the keyed fixed in a stationary housing, the outer stage of rotation of the spindle shaft means telescopically arranged in an outer telescopic stage quill shaft and the inner stage is kinematically coupled with the spindle.

2. The cutting head according to claim 1, characterized in that it is equipped with mating clutch mating elements located on the spindle nut and the inner stage of the telescopic pinole shaft.

3. The cutting head according to claim 2, characterized in that said cam clutch elements are spring-loaded in the direction of movement of the inner step of the telescopic pinole shaft.