Поворотный стол для металлорежущих станков
Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в металлообрабатывающих станках различного назначения, оснащенных системой ЧПУ, для осуществления сверлильно-фрезерно-расточных операций, а также может быть использована в качестве поворотно-наклонных и глобусных столов различных модификаций и назначения. Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности и быстродействия средства торможения при торможении и жесткой фиксации поворотной планшайбы с деталью в технологически регламентированном угловом положении, за счет использования комбинированного осевого воздействия на средство торможения от двух автономных источников торможения: для механического воздействия - от пакета тарельчатых пружин, и для двухстороннего гидравлического воздействия - от гидравлически управляемого поршня, увеличивающего или ослабляющего воздействие от пакета тарельчатых пружин в зависимости от направления осевого воздействия, что, в конечном счете, приводит к повышению надежности поворотного устройства в целом, в том числе при аварийном отключении электричества. Поворотный стол для металлорежущих станков (фиг.1) состоит из корпуса 1, с установленным внутри него на подшипниковых опорах 2 вала 3, жестко связанного посредством крепежных элементов с поворотной планшайбой 4, червячной передачи 5, передающей вращение от привода (не показан) на вал 3, а также из средства (системы) 6 торможения, передающего тормозной момент на поворотную планшайбу 4 с ее последующим торможением и жесткой фиксацией в технологически регламентированном угловом положении. Торможение и фиксация реализуется посредством фрикционного диска 7 (фиг.2), жестко закрепленного в корпусе 1, и двух тормозных элементов 8, 9, расположенных по обе стороны фрикционного диска 7. При этом тормозной элемент 8 выполнен в форме диска и жестко установлен на противоположном относительно поворотной планшайбы 4 конце вала 3, в плоскости его торца. Тормозной элемент 9 выполнен в форме Т-образного дискового поршня с резьбовыми гайками 10 и установлен соосно валу 3 взаимообращенными рабочими поверхностями элементов 8 и 9 друг к другу и фрикционному диску 7. Средство торможения 6 выполнено комбинированным: в виде пакета тарельчатых пружин 11, установленных в натяг на валу Т-образного дискового поршня 9, а также в виде гидравлически управляемого поршня 12, автономно установленного также на валу Т-образного дискового поршня 9, и обеспечивающего управляемое осевое силовое воздействие, увеличивающее или ослабляющее тормозной момент от пакета тарельчатых пружин 11. Заявленный поворотный стол может быть использован в металлообрабатывающих станках различного назначения, оснащенных системой ЧПУ, для осуществления сверлильно-фрезерно-расточных операций. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в металлообрабатывающих станках различного назначения, оснащенных системой ЧПУ, для осуществления сверлильно-фрезерно-расточных операций, а также может быть использована в качестве поворотно-наклонных и глобусных столов различных модификаций и назначения.
Из уровня техники известен стол, управляемый по схеме ЧПУ, содержащий корпус, подшипник, привод, червячную передачу, связанную с приводом, планшайбу, установленную в подшипнике и на которую передается вращение от червячной передачи, средство торможения, выполненное в виде (пневно-) гидрозажима планшайбы и упругого зажимного диска, расположенного на планшайбе и связанного с (пневмо-) гидрозажимом планшайбы и передающий тормозной момент на планшайбу во время контакта трущихся поверхностей упругого диска и неподвижного корпуса стола посредством упругой деформации в направлении к корпусу упругого зажимного диска (пневмо-) гидрозажимом за счет подачи (воздуха) жидкости под давлением в рабочую полость последнего (Каталог «FIBROPLAN NC-Rotary tables», 2001, 11 издание, стр.6-7 (http://www.fibroinc.com/catalogs%20for%20download/FIBROPLAN.pdf)).
Недостатком известного технического решения является низкая надежность средства торможения, зависящая от конструктивных элементов и характера упругой деформации упругого зажимного диска, недостаточное быстродействие срабатывания средства торможения, зависящее от быстродействия срабатывания только (пневно-) гидрозажима планшайбы, а также необходимость в оснащении дополнительными средствами торможения для обеспечения безопасности работы всего механизма при аварийном отключении электричества.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по назначению, технической сути и достигаемому результату является поворотный стол для металлорежущих станков, содержащий чугунное или стальное основание, подшипник, на основании которого установлена планшайба, встроенный редуктор, передающий крутящий момент на планшайбу, электродвигатель, средство торможения, состоящего из колодок торможения «феррадо» и пневмоцилиндра, чугунный диск, установленный на планшайбе, на который посредством встроенного средства торможения передается регулируемый давлением воздуха тормозной момент, направленный против вращения стола (Патент на полезную модель 
110017, B23Q 3/157, 2011 г.).
Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность средства торможения и недостаточное быстродействие зажима средства торможения, а также неконтролируемое вращение планшайбы с деталью при аварийном отключении электричества из-за движения по инерции при неработающих средствах торможения, что может привести к соударению детали, например, со станиной, инструментом, шпинделем и др.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности и быстродействия средства торможения при торможении и жесткой фиксации поворотной планшайбы с деталью в технологически регламентированном угловом положении, за счет использования комбинированного осевого воздействия на средство торможения от двух автономных источников торможения: для механического воздействия - от пакета тарельчатых пружин, и для двухстороннего гидравлического воздействия - от гидравлически управляемого поршня, увеличивающего или ослабляющего воздействие от пакета тарельчатых пружин в зависимости от направления осевого воздействия, что, в конечном счете, приводит к повышению надежности поворотного устройства в целом, в том числе при аварийном отключении электричества.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является создание конструкции тормозной системы поворотного стола металлообрабатывающих станков, состоящей из двух автономных подсистем торможения, обеспечивающих получение тормозных моментов, используя механическое торможение за счет пакета тарельчатых пружин, а также торможение с использованием двухполостного гидропоршня, что позволяет оптимизировать процесс торможения и фиксации поворотного стола в заданном угловом положении, повысить надежность и точность работы тормозного устройства, а также поворотного стола в целом.
Технический результат, соответствующий решаемой технической задаче, достигается за счет того, что поворотный стол для металлорежущих станков содержит корпус со встроенным на подшипниковых опорах валом, на одном конце которого установлена планшайба, и тормозной узел, согласно полезной модели, тормозной узел выполнен в виде: фрикционного диска; системы торможения в виде Т-образного дискового поршня, гидропоршня и комплекта тарельчатых пружин, установленных с возможностью воздействия посредством гидропоршня на Т-образный дисковый поршень; и тормозного диска, при этом Т-образный дисковый поршень и тормозной диск установлены с возможностью взаимодействия своими взаимообращенными рабочими поверхностями с фрикционным диском.
Заявленный поворотный стол для металлорежущих станков поясняется графическими иллюстрациями, где
- на фиг.1 представлен общий вид поворотного стола;
- на фиг.2 представлена система торможения и фиксации вала в технологически регламентированном угловом положении в момент срабатывания пакета тарельчатых пружин и гидроцилиндра на зажим.
- на фиг.3 представлена система расфиксации вала в момент срабатывания гидроцилиндра со сжатием пакета тарельчатых пружин на разжим.
Поворотный стол для металлорежущих станков (фиг.1) состоит из корпуса 1, с установленным внутри него на подшипниковых опорах 2 вала 3, жестко связанного посредством крепежных элементов с поворотной планшайбой 4, червячной передачи 5, передающей вращение от привода (не показан) на вал 3, а также из тормозного узла, включающего, в том числе, систему 6 торможения, передающую тормозной момент на поворотную планшайбу 4 с ее последующим торможением и жесткой фиксацией в технологически регламентированном угловом положении.
Торможение и фиксация реализуется посредством фрикционного диска 7 (фиг.2), жестко закрепленного в корпусе 1, и двух тормозных элементов 8, 9, расположенных по обе стороны фрикционного диска 7. При этом тормозной элемент 8 выполнен в форме диска и жестко установлен на противоположном относительно поворотной планшайбы 4 конце вала 3, в плоскости его торца. Тормозной элемент 9 выполнен в форме Т-образного дискового поршня с резьбовыми гайками 10 и установлен соосно валу 3 взаимообращенными рабочими поверхностями элементов 8 и 9 друг к другу и фрикционному диску 7. Система торможения 6 выполнена комбинированной: в виде пакета тарельчатых пружин 11, установленных в натяг на валу Т-образного дискового поршня 9, и гидравлически управляемого поршня 12, автономно установленного также на валу Т-образного дискового поршня 9, и обеспечивающего управляемое осевое силовое воздействие, увеличивающее или ослабляющее тормозной момент от пакета тарельчатых пружин 11.
Предлагаемый поворотный стол для металлорежущих станков работает следующим образом.
а) Сверление и фрезерование в положении зажима и жесткой фиксации поворотной планшайбы (фиг.2).
Перед выполнением операций сверления и/или фрезерования подается команда от системы ЧПУ на фиксацию вала 3 в любом заданном системой ЧПУ угловом положении. Для этого средство торможения 6 посредством рабочей жидкости, подаваемой в полость «П» под давлением Рзаж., от гидравлической станции (не показана), перемещает поршень 12 на технологически регламентируемое расстояние и воздействует силой Fп.г. на Т-образный дисковый поршень 9 в направлении фрикционного диска 7 до полного контакта с ним и диском 8 (команда "Зажим"). Создаваемый при этом силовой контакт формирует силу трения достаточную для осуществления жесткой фиксации приводного вала 3 при любом его угловом положении, выбранном системой ЧПУ станка. В процессе осевого перемещения гидравлически управляемого поршня 12 в направлении к фрикционному диску 7 происходит свободное разжатие пакета тарельчатых пружин 11, реализуя тем самым дополнительный зажим фрикционного диска 7 с Т-образным дисковым поршнем 9 и диском 8 с силой Fт.п. Таким образом, формируется комбинированный тормозной момент двумя автономными средствами торможения: гидравлическим (рабочей жидкостью и перемещением Т-образного дисковым поршнем 9 в осевом направлении «на зажим») и механическим (пакетом тарельчатых пружин 10).
б) Сверление и фрезерование в положении разжима поворотной планшайбы, либо поворот на технологически регламентированный угол поворотной планшайбы (фиг.3).
Перед выполнением сверления и фрезерования, или поворота на технологически регламентированный угол поворотной планшайбы 4 подается команда от системы ЧПУ на расфиксацию вала 3. Для этого средство 6 торможения и фиксации посредством рабочей жидкости, подаваемой от гидравлической станции под давлением Рразж. в полость Л (команда "Разжим"), перемещает гидравлически управляемый поршень 12, который в свою очередь воздействует через резьбовые гайки 10 с Т-образным дисковым поршнем 9 силой Fп.г., на технологически регламентируемое расстояние в осевом направлении от фрикционного диска 7 до прекращения полного контакта с ним Т-образного дискового поршня 9. В процессе перемещения гидравлически управляемого поршня 12 происходит усилие сжатия пакета тарельчатых пружин 11 Т-образным дисковым поршнем 9, реализуя тем самым разжим фрикционного диска 7 с Т-образным дисковым поршнем 9 и диском 8 с силой Fт.п., направленной в сторону перемещения Т-образного дискового поршня 9.
в) Аварийный тормоз. В случае отключения электричества или выхода из строя гидравлического средства торможения, произойдет свободное разжатие пакета тарельчатых пружин 11, тем самым реализуя естественный зажим фрикционного диска 7 с Т-образным дисковым поршнем 9 и диском 8 силой Fт.п., достаточной для реализации плавного торможения и жесткой фиксации планшайбы в безопасном угловом положении относительно конструкционных элементов станка.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели позволяет повысить надежность и быстродействие средства торможения при торможении и жесткой фиксации поворотной планшайбы с деталью в технологически регламентированном угловом положении, за счет использования комбинированного осевого воздействия на средство торможения от двух автономных источников торможения: для механического воздействия - от пакета тарельчатых пружин, и для двухстороннего гидравлического воздействия - от гидравлически управляемого поршня, увеличивающего или ослабляющего воздействие от пакета тарельчатых пружин в зависимости от направления его осевого воздействия, что, в конечном счете, приводит к повышению надежности поворотного устройства в целом, в том числе при аварийном отключении электричества.
Описанные выше технические результаты позволяют в своей совокупности использовать заявленный поворотный стол в металлообрабатывающих станках различного назначения, оснащенных системой ЧПУ, для осуществления сверлильно-фрезерно-расточных операций, а также может быть использован в качестве поворотно-наклонных и глобусных столов различных модификаций и назначения.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном устройстве отдельными признаками, не описанными в материалах заявки, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в металлообрабатывающей промышленности, в частности в металлообрабатывающих станках различного назначения, оснащенных системой ЧПУ, для осуществления на них сверлильно-фрезерно-расточных операций, а также может быть использован в качестве поворотно-наклонных и глобусных столов различной модификации и назначения;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, описанного в материалах заявки.
Исходя из изложенного, заявленный объект, по мнению заявителя, соответствует требованиям условий патентоспособности: «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Поворотный стол для металлорежущих станков, содержащий корпус со встроенным на подшипниковых опорах валом, на одном конце которого установлена планшайба, и тормозной узел, отличающийся тем, что тормозной узел выполнен в виде фрикционного диска и системы торможения, включающей Т-образный дисковый поршень, тормозной диск, гидропоршень и пакет тарельчатых пружин, воздействующих на Т-образный дисковый поршень, при этом Т-образный дисковый поршень и тормозной диск установлены с возможностью взаимодействия своими рабочими поверхностями с поверхностями фрикционного диска.
