RU2737905C1

RU2737905C1 - Universal screw-cutting lathe

Info

Publication number: RU2737905C1
Application number: RU2019141891A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Белобратов
Original assignee: Юрий Алексеевич Белобратов
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-12-04

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in machine is introduced mechanism, which includes located in rolling bearings connecting shaft, one end of which is connected to output shaft of engine of stepless control of feed, and on other end - is installed movable coupling-gear, having the possibility of transmitting rotation to the lead screw by engagement with a gear or coupling fitted on a shaft rigidly connected to the lead screw, or transmitting rotation to the receiving apron of the gear by engaging the gear clutch with the gear, fitted on the shaft connected to the apron receiving shaft, wherein the connecting shaft is located on the same axis with the lead screw or with the apron receiving shaft.

EFFECT: simplification of machine design and expansion of its technological capabilities.

1 cl, 1 dwg

Description

Использование: в станкостроении, в частности, в станках для механической обработки тел вращения.Usage: in machine tools, in particular, in machines for machining bodies of revolution.

Изобретение относится к станкостроению, а именно, к универсальным токарным станкам для обработки валов и других деталей тел вращения.The invention relates to machine tools, namely, to universal lathes for processing shafts and other parts of bodies of revolution.

Известны компоновки универсальных токарно-винторезных станков.Known layout of universal screw-cutting lathes.

Наиболее близким по технической сущности является токарно-винторезный станок типа 16К20, предназначенный для обработки деталей тел вращения, содержащий станину, шпиндельный узел, высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов шпинделя с помощью привода, высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования подач, резцедержатель, суппорт с кареткой, фартук с механизмами переключения для обеспечения перемещения резцедержателя в продольном и поперечном направлении, заднюю бабку, ходовой винт и приемный вал фартука (см. Токарные станки, А.А. Медзелевский, 1973 г., стр. 23).The closest in technical essence is a screw-cutting lathe type 16K20, designed for processing parts of bodies of rotation, containing a bed, a spindle unit, a high-torque motor for stepless speed control of the spindle using a drive, a high-torque motor for stepless feed control, a tool holder, a support with a carriage, an apron with switching mechanisms to ensure movement of the tool holder in the longitudinal and transverse directions, tailstock, lead screw and apron receiving shaft (see Lathes, AA Medzelevsky, 1973, p. 23).

Одним из недостатков известной конструкции станка является большое количество механизмов в коробке скоростей и коробке подач, и других механизмов, представляющих большую сложность конструкции и трудоемкость в их изготовлении.One of the disadvantages of the known design of the machine is a large number of mechanisms in the gearbox and the feed box, and other mechanisms that are very complex in design and laborious in their manufacture.

При этом, при проведении операции по нарезанию различных резьб в деталях с целью обеспечения определенной (расчетной) величины перемещения резцедержателя за один оборот шпинделя, от ходового винта, необходима гитара с большим набором шестерен для настройки необходимой передачи от коробки скоростей к коробке подач, и далее к ходовому винту на фартук, что также усложняет конструкцию станков.At the same time, when carrying out the operation of cutting various threads in parts in order to ensure a certain (calculated) amount of movement of the tool holder per one revolution of the spindle, from the lead screw, a guitar with a large set of gears is needed to adjust the required transmission from the gearbox to the feed box, and further to the lead screw on the apron, which also complicates the design of the machines.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции универсальных токарно-винторезных станков и расширение их технологических возможностей, в частности обеспечения работы станка в бесступенчатом режиме как при точении торцев детали, так и при нарезании резьбы.The aim of the present invention is to simplify the design of universal screw-cutting lathes and expand their technological capabilities, in particular, to ensure the operation of the machine in a stepless mode both when turning the ends of a part and when cutting threads.

Поставленная цель достигается тем, что в станок токарно-винторезный универсальный, содержащий станину, шпиндельный узел, высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов шпинделя с помощью привода, высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования подач, резцедержатель, суппорт с кареткой, фартук с механизмами переключения для обеспечения перемещения резцедержателя в продольном и поперечном направлении, заднюю бабку, ходовой винт и приемный вал фартука, введен механизм, включающий соединительный вал, расположенный в опорах качения один конец которого соединен с выходным валом двигателя бесступенчатого регулирования подач, на другом конце посажена подвижная муфта-шестерня, имеющая возможность передачи вращения ходовому винту, путем зацепления муфты-шестерни с шестерней или муфтой, посаженной на валу, жестко соединенным с ходовым винтом или передачи приемному валу фартука путем зацепления муфты-шестерни с шестерней, посаженной на валу, соединенным с приемным валом фартука, при этом соединительный вал расположен на одной оси с ходовым винтом или наоборот с приемным валом фартука.This goal is achieved by the fact that the machine is a universal screw-cutting lathe containing a bed, a spindle assembly, a high-torque motor for stepless speed control of the spindle using a drive, a high-torque motor for stepless feed control, a tool holder, a support with a carriage, an apron with switching mechanisms to ensure the movement of the tool holder in the longitudinal and transverse directions, the tailstock, the lead screw and the apron receiving shaft, a mechanism has been introduced that includes a connecting shaft located in the rolling bearings, one end of which is connected to the output shaft of the motor for stepless feed control, at the other end there is a movable gear clutch capable of transmission of rotation to the lead screw, by engaging the gear clutch with a gear or clutch seated on the shaft, rigidly connected to the lead screw, or by transferring the apron to the receiving shaft by engaging the gear clutch with the gear seated on the shaft, connected to the receiving shaft scarlet apron, while the connecting shaft is located on the same axis with the lead screw, or vice versa with the receiving shaft of the apron.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого станка.FIG. 1 shows the kinematic diagram of the proposed machine.

Станок токарно-винторезный универсальный содержит станину 1, на которой смонтированы шпиндельная бабка 2 со шпинделем 3, высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов 4 с приводом, выполненным из шкивов 5 и 6, связанных ременной передачей 7, и расположенных один на валу двигателя, другой на шпинделе 3, высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования подач 8, соединительный вал 9 в опорах качения, на одном конце которого посажена подвижная муфта-шестерня 10, вал 11 с закрепленной на нем шестерней или муфтой 12, вал 13 с закрепленной на нем шестерней 14.The universal screw-cutting lathe contains a bed 1 on which a spindle head 2 with a spindle 3 is mounted, a high-torque continuously variable speed motor 4 with a drive made of pulleys 5 and 6 connected by a belt drive 7 and located one on the motor shaft, the other on spindle 3, a high-torque motor for stepless feed control 8, a connecting shaft 9 in the rolling bearings, at one end of which a movable gear clutch 10 is seated, a shaft 11 with a gear or clutch 12 attached to it, a shaft 13 with a gear 14 fixed to it.

Фартук 15, расположенный на станине 1, содержит поперечный суппорт 16, продольный суппорт 17 с резцедержателем 18. С противоположной от шпиндельной бабки 2 на станине 1 смонтирована задняя бабка 19.The apron 15, located on the bed 1, contains a transverse support 16, a longitudinal support 17 with a tool holder 18. The tailstock 19 is mounted on the bed 1 opposite from the spindle headstock 2.

Ходовой винт 20 связан с фартуком через маточную гайку 21.The lead screw 20 is connected to the apron through the uterine nut 21.

Приемный вал 22 фартука проходит через шестерню 23, которая связана с реечной передачей 24 через шестерню 25, червячную передачу 26, шестерни 27, 28, муфту 29 и шестерни 30, 31, а с винтом 32 суппорта поперечного перемещения 16 связана через шестерню 25, червячную передачу 26, шестерню 27, муфту 33, шестерни 34, 35, 36, 38. На суппорте поперечного перемещения 16 смонтирован суппорт продольного перемещения 17 с резцедержателем 18.The apron receiving shaft 22 passes through the gear 23, which is connected to the rack and pinion 24 through the gear 25, the worm gear 26, the gears 27, 28, the clutch 29 and the gears 30, 31, and with the screw 32 of the lateral movement 16 is connected through the gear 25, the worm gear 26, gear 27, clutch 33, gears 34, 35, 36, 38. On the lateral movement support 16, the longitudinal movement support 17 with the tool holder 18 is mounted.

Для перемещения резцедержателя в продольном направлении вручную предназначен маховик 39, а в поперечном направлении предназначен маховик 40.To move the tool holder in the longitudinal direction by hand, a flywheel 39 is used, and in the transverse direction, a flywheel 40 is used.

Для перемещения фартука в продольном направлении предназначен маховик 41, воздействующий на реечную передачу 24.A flywheel 41 is used to move the apron in the longitudinal direction, acting on the rack and pinion gear 24.

Для автоматизированного переключения муфты-шестерни 10, при необходимости, встраивается механизм 42, например, пневмоцилиндр.For automatic switching of the pinion clutch 10, if necessary, a mechanism 42, for example a pneumatic cylinder, is built in.

Для предохранения механизмов фартука от перегрузок в приемном валу предусмотрена предохранительная муфта 43, связывающая приемный вал фартука с валом 13.To protect the apron mechanisms from overloads, a safety clutch 43 is provided in the receiving shaft, which connects the apron receiving shaft with shaft 13.

Станок универсальный токарно-винторезный работает следующим образом.The universal screw-cutting lathe works as follows.

Для обработки деталей без резьбы включается высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования чисел оборотов 4, который приводит во вращение привод в виде шкивов, расположенных один 5 на валу двигателя, другой 6 на шпинделе 3 и соединенных между собой ременной передачей 7, благодаря которой вращается шпиндель 3 с заданными числами оборотов. Привод в виде шкивов, при необходимости, может быть выполнен другим, например, в редукторном варианте. Обороты шпинделя задаются высокомоментным двигателем 4 от блока программного управления (на чертеже не показан).For machining parts without threads, a high-torque motor of stepless speed control 4 is turned on, which drives the drive in the form of pulleys located one 5 on the motor shaft, the other 6 on the spindle 3 and interconnected by a belt drive 7, thanks to which the spindle 3 rotates with the given the number of revolutions. The drive in the form of pulleys, if necessary, can be made differently, for example, in a gear version. The spindle revolutions are set by the high-torque motor 4 from the program control unit (not shown in the drawing).

Для перемещения резцедержателя 18 в продольном направлении муфта-шестерня 10 находится в зацеплении с шестерней 14. муфта 29 включена, а муфта 33 выключена. Маточная гайка 21 выключена.To move the tool holder 18 in the longitudinal direction, the clutch-gear 10 is in engagement with the gear 14. clutch 29 is on and clutch 33 is off. The mother nut 21 is off.

Далее включается высокомоментный двигатель бесступенчатого регулирования подач 8, обороты двигателя задаются от блока программного управления (на чертеже не показан). Вращение от двигателя передается соединительному валу 9, а далее через муфту-шестерню 10, шестерню 14, предохранительную муфту 43 - приемному валу 22, который приводит во вращение скользящую шестерню 23, червячную передачу 26, шестерни 27, 28, муфту 29, шестерни 30, 31 и на реечную передачу 24.Next, a high-torque motor for stepless feed regulation 8 is switched on, the engine speed is set from a program control unit (not shown in the drawing). Rotation from the engine is transmitted to the connecting shaft 9, and then through the gear clutch 10, gear 14, the safety clutch 43 to the receiving shaft 22, which drives the sliding gear 23, the worm gear 26, gears 27, 28, the clutch 29, gears 30, 31 and rack and pinion 24.

Фартук 15 с резцедержателем 18 получает движение вдоль оси шпинделя 3, что обеспечивает при установке резцов в резцедержатель 18 формообразование детали в осевом (продольном) направлении. В обратном направлении фартук 15 с резцедержателем 18 перемещается за счет реверса двигателя 8.The apron 15 with the tool holder 18 receives movement along the axis of the spindle 3, which ensures that when the cutters are installed in the tool holder 18, the part is formed in the axial (longitudinal) direction. In the opposite direction, the apron 15 with the tool holder 18 moves due to the reverse of the motor 8.

Для перемещения резцедержателя 18 в поперечном направлении муфта 29 отключена, а муфта 33 включена.To move the tool holder 18 in the transverse direction, the clutch 29 is disabled and the clutch 33 is on.

Далее от двигателя 8 через соединительный вал 9, муфту-шестерню 10, шестерню 14, муфту 43 передается вращение приемному валу 22, а через шестерни 23, 25, червячную передачу 26, шестерни 27, через муфту 33, шестерни 34, 35, 36, 38 на винт 32, который приводит в движение суппорт поперечного перемещения 16 с резцедержателем 18.Further, from the engine 8, through the connecting shaft 9, the clutch-gear 10, the gear 14, the clutch 43, rotation is transmitted to the receiving shaft 22, and through the gears 23, 25, the worm gear 26, the gears 27, through the clutch 33, the gears 34, 35, 36, 38 on the screw 32, which drives the lateral movement support 16 with the tool holder 18.

Происходит обработка деталей в поперечном направлении подрезка торцов, при этом за счет регулирования оборотов двигателей 4, 8 обеспечивается постоянство скорости резания при обработке торцов деталей за счет программного обеспечения (на чертеже не показано).There is a processing of parts in the transverse direction trimming the ends, while by adjusting the speed of the motors 4, 8, the constancy of the cutting speed is ensured when processing the ends of the parts using the software (not shown in the drawing).

Для нарезания резьбы в деталях муфта-шестерня 10 вводится в зацепление с шестерней или муфтой 12, соединяя тем самым соединительный вал 9 с ходовым винтом 20. Соединение муфты-шестерни 10 с ходовым винтом 20 может быть кулачковым, дисковым или др. механизмом. Маточная гайка 21 включена, муфты 29, 33 выключены. Переключение муфты 10 может быть вручную или автоматически, например, пневмоцилиндром.To cut threads in parts, the pinion clutch 10 is brought into engagement with the gear or clutch 12, thereby connecting the connecting shaft 9 with the lead screw 20. The connection of the pinion clutch 10 with the lead screw 20 can be a cam, disk or other mechanism. The mother nut 21 is on, the couplings 29, 33 are off. The switching of the clutch 10 can be manually or automatically, for example, by a pneumatic cylinder.

Далее включаются высокомоментные двигатели бесступенчатого регулирования чисел оборотов скоростей и подач 4, 8, которые приводят во вращение шпиндель 3 и соединительный вал 9, а через муфту 10, шестерню или муфту 12, вал 11 - ходовой винт 20. Фартук 15 с резцедержателем 18 перемещается в осевом (продольном) направлении.Further, high-torque motors for stepless speed and feed rate 4, 8 are switched on, which drive the spindle 3 and the connecting shaft 9 into rotation, and through the clutch 10, gear or clutch 12, the shaft 11 - the lead screw 20. The apron 15 with the tool holder 18 moves into axial (longitudinal) direction.

Задавая двигателям бесступенчатого регулирования 4, 8 за счет программного обеспечения (на чертеже не показано) расчетные обороты получаем необходимые параметры резьбы всех типов.Setting the stepless regulation motors 4, 8 by means of the software (not shown in the drawing) the calculated speed, we obtain the required parameters of all types of threads.

Глубина резьбы задается перемещением поперечного суппорта 16 маховиком 40.The depth of the thread is set by moving the cross slide 16 with the handwheel 40.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества:The use of the proposed invention in comparison with the prototype provides the following advantages:

- значительно упрощается механическая система управления станком, расширяются его технологические возможности;- the mechanical control system of the machine tool is greatly simplified, its technological capabilities are expanded;

- изготовление резьбовых изделий всех типов за счет бесступенчатого регулирования чисел оборотов шпинделя и ходового винта;- manufacturing of all types of threaded products due to stepless regulation of the spindle and lead screw revolutions;

- повышается производительность обработки торцовых поверхностей в 2…4 раза за счет приводов, обеспечивающих постоянство скорости резания, уменьшается износ резцов, исключается их поломка, обеспечивается заданная чистота на всей поверхности торца, резко уменьшается шум при работе станка.- the productivity of processing of end surfaces is increased by 2 ... 4 times due to drives that ensure a constant cutting speed, wear of cutters is reduced, their breakage is excluded, a given cleanliness is ensured on the entire surface of the end, the noise during machine operation is sharply reduced.

Claims

Universal screw-cutting lathe, containing a bed, a spindle assembly, a high-torque motor for stepless speed control of the spindle by means of a drive, a high-torque motor for stepless feed control, a tool holder, a support with a carriage, an apron and a switching mechanism to ensure the movement of the tool holder in the longitudinal and transverse directions, rear a headstock, a lead screw and an apron receiving shaft, characterized in that the switching mechanism includes a connecting shaft located in the rolling bearings, one end of which is connected to the output shaft of the motor for stepless feed control, and at the other end there is a movable gear coupling capable of transmitting rotation the lead screw by meshing with a gear or a coupling seated on a shaft rigidly connected to the lead screw, or by transmitting rotation to the receiving shaft of the apron by engaging the gear coupling with a gear seated on a shaft connected to the receiving shaft through protections coupling, while the connecting shaft is located on the same axis with the lead screw or with the apron receiving shaft.