Багатоцільовий верстат

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к многоцелевым станкам с ЧПУ и автоматической сменой инструмента, предназначенным для комплексной обработки корпусных и плоских деталей. Известен вертикально-фрезерный станок с ЧПУ [1], содержащий инструментальный блок с инструментами, размещенными по периферии короны, для смены которых необходимо сообщить движение поворота блоку, затем вертикальное и осевое перемещения. Громоздкость и малая производительность такого устройства очевидны, т.к. для каждой новой операции требуется поиск, смена инструмента путем извлечения его из магазина и установки в шпиндель, затем, по окончании обработки - обратная процедура по извлечению инструмента из шпинделя и установка на его место нового инструмента. Кроме того, существенно расширить технологические возможности такого станка нельзя, т.к. это неизбежно повлечет за собой увеличение количества позиций в магазине, а следовательно и ее габаритов, что не позволяют вполне конкретные размеры колонны (станины) станка соответствующего размерного ряда. Изобретение направлено на решение задачи расширения технологических возможностей, повышение производительности, упрощение поиска требуемого инструмента. В основу изобретения положена конструкция многоцелевого станка, где инструментальный блок выполнен в виде гильзы, в которой радиально по винтовой линии установлены ведомые шпиндели с приводными элементами, а гильза с возможностью винтового движения размещена внутри жестко закрепленного на шпиндельной бабке цилиндрического копира, со сквозным винтовым пазом, угол подъема которого равен углу винтовой линии установки ведомых шпинделей в гильзе, взаимодействующих с поверхностями указанного паза копира, причем угловой шаг в ведомых шпинделей в поперечных сечениях гильзы 30° < q< 100° не должен быть кратным 360° и определяется по формуле q = 360° × n/(N - 1), где n - число витков винтовой линии в гильзе между первым и последним ведомыми шпинделями; N - число ведомых шпинделей. Выполнение инструментального блока в виде гильзы с радиально установленными по винтовой линии ведомыми шпинделями позволяет компактно при небольших габаритах разместить большое количество инструментов. Размещение гильзы внутри копира со сквозным винтовым пазом с возможностью винтового движения позволяет повысить производительность станка за счет сокращения вспомогательного времени смены инструмента, т.к. инструмент не извлекается из инструментального блока (не устанавливается в шпиндель), а отработавший инструмент затем не возвращается в прежнюю ячейку, как в прототипе), а, поворачиваясь с гильзой и инструментальными шпинделями сразу устанавливается в рабочей позиции. За счет рационального выбора углового шага q = 360° × n/(N - 1) шпинделей в поперечных сечениях гильзы упрощается поиск требуемого инструмента, т.к. угловое положение любого из ведомых шпинделей в каждом из поперечных сечений витков винтовой линии не совпадает ни с одним из остальных. Это облегчает управление и кодирование при поиске необходимого инструмента, так как соответствующим угловым перемещением червячного колеса 15 однозначно определяется установка в рабочей позиции соответствующего инструмента. На фиг.1 показан общий вид предлагаемого станка; на фиг.2 - инструментальный блок многооперационного станка; на фиг.3,а, б, в, - схемы углового расположения ведомых шпинделей в поперечных сечениях инструментального блока. Станок содержит станину 1 с продольно-поперечным столом 2. На стойке 3 станины 1 с возможностью вертикального перемещения расположена шпиндельная бабка 4 с инструментальным блоком в виде гильзы 5, в которой радиально по винтовой линии установлены стаканы 6 с ведомыми шпинделями 7, на внутренних концах которых закреплены приводные зубчатые колеса 8, на внешних - инструменты 9. Гильза 5 с возможностью винтового движения размещена внутри цилиндрического копира 10, фланец которого закреплен на шпиндельной бабке 4, а с противоположного конца выполнен сквозной винтовой паз 11. С боковыми поверхностями паза 11 взаимодействуют стаканы 6 с ведомыми шпинделями 7. Угол подъема винтового паза 11 равен углу винтовой линии установки шпинделей в гильзе 5. Угловой шаг q ведомых шпинделей 7 в поперечных сечениях гильзы 30° < q < 100° определяется по формуле = 360° × n/(N 1), где n - число витков винтовой линии в гильзе между первым и последним ведомыми шпинделями, N число ведомых шпинделей. Угол q не должен быть кратным 360°, так как в противном случае со шпинделем 7, находящимся в рабочей позиции, может параллельно расположиться шпиндель на соседнем витке винтовой линии, создавая помехи при обработке. В полости гильзы 5 вдоль оси размещен ведущий шпиндель 12 с приводной шестерней 13 на конце, взаимодействующей с приводным колесом 8 ведомого шпинделя 7, находящегося с инструментом 9 в рабочей позиции. Ведущий шпиндель 12 через устройство осевой компенсации 14 связан с двигателем M1 главного движения. На наружной шлицевой поверхности гильзы 5 установлено червячное колесо 15, взаимодействующее через червяк 16 с двигателем M2 вспомогательного движения. Станок работает следующим образом. При команде на смену инструмента гильза 5 с расположенными, например, по 3-м виткам винтовой линии (n = 3) на ее поверхности N = 21 ведомыми шпинделями с угловым шагом между ними q = 360° × 3/(21 - 1) = 54° поворачивается от двигателя M2 через червячную пару 16 - 15 до тех пор, пока требуемый ведомый шпиндель 7 с инструментом 9 не установится в рабочей позиции перпендикулярно плоскости стола станка. Паз 11 копира 10 задает при этом гильзе 5 винтовое перемещение, так как стаканы 6 взаимодействуют с боковыми поверхностями паза 11. В рабочей позиции приводное колесо 8 входит в зацепление с приводной шестерней 13 ведущего шпинделя 12. В момент установки требуемого шпинделя в рабочем положении двигатель M2 отключается, затем включается двигатель M1, сообщая инструменту 9 движение резания. После окончания цикла обработки двигатель M1 отключается, включается двигатель M2 и осуществляется поиск следующего инструмента при "ввинчивании" либо "вывинчивании" гильзы 6 из копира 10. Сигнал о поиске необходимого инструмента поступает на двигатель M2 от расставленных на диске либо на ступице червячного колеса с угловым смещением q датчиков (например, герконов - условно не показаны). Использование изобретения позволяет: 1) расширить технологические возможности станка, т.к. при сравнительно небольших габаритах инструментального блока в нем компактно размещается по винтовой линии большое количество инструментов (до 50); 2) повысить надежность работы станка за счет упрощения механизма смены инструмента; 3) повысить производительность вследствие быстрой установки (3 - 10) с требуемого шпинделя с инструментом в рабочей позиции. Изобретение может быть использовано в многоцелевых станках как сверлильно-фрезерно-расточной, так и токарной группы, имеющих инструментальные блоки.