Встраивание активных средств контроля усилий резания

В последнее время предпринимаются попытки встраивания активных средств контроля усилий резания непосредственно в инструментальные шпиндели, которые к тому же оснащаются и предохранительными устройствами.

В насадке имеется устройство для активного контроля крутящего момента, который воспринимается шпинделем. Насадка предназначена для сверления отверстия (диаметром 1—2 мм), расположенных не перпендикулярно к наружной поверхности обрабатываемой детали (в частности, для сверления тангенциальных отверстий в цилиндрической детали). Как известно в начале и в конце обработки наклонных отверстий особенно велика опасность отгиба сверла или его защемления стружкой. Поэтому силовая головка, на которой устанавливается насадка, выбрана с кулачковым приводом, что дает возможность во время врезания и выхода сверла уменьшать подачу.

Корпус насадки закреплен на пиноли силовой головки. В корпусе установлена втулка. На нее надето кольцо, имеющее ряд радиальных отверстий, в одно из которых входит подпружиненный фиксатор. На кольце закреплен один конец спиральной пружины кручения. Другой ее конец связан с гильзой, установленной в отверстии втулки. В отверстие гильзы вставлен конец шпинделя, связанный с гильзой закладной шпонкой, входящей в шпоночный паз шпинделя. Шпиндель установлен на двух шариковых подшипниках в пиноль, которая имеет в средней части бурт, служащий поршнем пневмо-цилиндра. Корпусом этого цилиндра является стакан. От разворота пиноль удерживается накладкой, выступ которой входит в продольный паз пиноли.

На заднем конце шпинделя образованы два выступа и имеются две продольные канавки. Во втулке сделана выточка и в нее заложены два шарика, разделенные сепаратором. Шарики зажаты в осевом направлении между задней стенкой выточки во втулке и передней стенкой проточки на шпинделе.

Для настройки насадки на определенный крутящий момент заводится пружина. Для этого через окно в корпусе утапливается фиксатор и кольцо поворачивается относительно втулки до тех пор, пока фиксатор не заскочит в следующее отверстие кольца (шпиндель при этом удерживают на месте, не давая провернуться гильзе, на которой закреплен второй конец пружины). Затем кольцо поворачивается еще на шаг и т. д., пока не будет получено необходимое усилие пружины.

Вращение от шпинделя силовой головки

через штифт передается втулке, а от нее через пружину на гильзу и шпиндель насадки

Заведенная пружина стремится повернуть гильзу и шпиндель относительно втулки в направлении по часовой стрелке (если смотреть на насадку сзади). Однако поворота не происходит, так как один из выступов на заднем конце шпинделя через шарик упирается в штифт, запрессованный во втулку.

В начале сверления пиноль находится в переднем положении (как изображено на рисунке). Сжатый воздух подается в переднюю полость пневмоцилиндра, однако пиноль назад не отходит: усилие с нее передается на шпиндель, который удерживается в переднем положении, упираясь в шарики.

Вращение от шпинделя силовой головки через штифт передается втулке, а от нее через пружину на гильзу и шпиндель насадки. Пока крутящий момент на сверле (а следовательно, и на шпинделе) меньше момента, создаваемого пружиной, шпиндель вращается с той же скоростью, что и втулка. Как только момент от усилий резания превзойдет момент развиваемый пружиной, шпиндель начинает отставать от втулки, закручивая пружину. Шарики перекатываются по проточке шпинделя, пока не встанут против пазов. После этого шпиндель (и пиноль) уже ничем не удерживаются в переднем положении и под действием сжатого воздуха в передней полости цилиндра пиноль резко отходит назад. Сверло извлекается из отверстия.

Как только пиноль отойдет от переднего положения, упор, соединенный с нею тягой и планкой, отпустит кнопку микропереключателя, который подает команду на остановку подачи силовой головки.

В заднем положении пиноли упор замыкает контакты микропереключателя и подается команда на переключение пневматического золотника с электромагнитным управлением.

Воздух попадает в заднюю полость пневмоцилиндра и пиноль вновь передвигается в переднее положение, вводя сверло в отверстие. Шарики выходят из пазов, а пружина разворачивает шпиндель в положение, изображенное на фигуре. От упора срабатывает микропереключатель. Вновь включается подача силовой головки и переключается пневмозолотник, подавая воздух в переднюю полость пневмоцилиндра. После этого сверление продолжается в прежнем порядке.

Указанная насадка устанавливается на силовой головке АУ311-10А, модернизированной соответствующим образом.