W budowie obrabiarek, zwłaszcza specjalnych, występuje często konieczność tworzenia specyficznych mechanizmów do konkretnego zastosowania. Są to najczęściej mechanizmy specjalnie projektowane jako wyposażenie obrabiarki. Okazuje się jednak, że niektóre z takich mechanizmów mogłyby znaleźć zastosowanie także w innych maszynach oraz dla nieco innych celów. Jednym z takich mechanizmów może być „pływająca śruba”, stworzona do napędu wysuwu tulei frezarskiej (pinoli) i jednocześnie jej zablokowania (zaciśnięcia) w położeniu pracy.
Mechanizm ten powstał w fabryce obrabiarek specjalnych w wyniku rozwoju konstrukcji wrzecienników frezarskich używanych w liniach lub specjalnych obrabiarkach – frezarkach. W starszych rozwiązaniach tego typu stosowano wysuw tulei za pomocą siłownika hydraulicznego, gdzie zacisk tulei, po wysunięciu do twardego zderzaka, odbywał się dwoma mechanizmami szczękowymi, z przodu i z tyłu tulei, napędzanymi osobnymi siłownikami, zamontowanymi poprzecznie do osi wrzeciona (też hydraulicznymi). Rozwiązanie to, choć spełniało wymagania – dokładny wysuw osiowy i zacisk z odpowiednią siłą, było duże (siłowniki zaciskowe wystawały znacznie poza korpus wrzeciennika) i „nieeleganckie”, a przy tym wymagało zastosowania hydrauliki obrabiarkowej, niekiedy zastosowanej w obrabiarce tylko do tego celu, a więc kosztownej i najczęściej kłopotliwej w użytkowaniu. Podczas pracy nad stworzeniem uniwersalnego rozwiązania wrzeciennika frezarskiego używanego w budowie specjalnych obrabiarek konieczne było ograniczenie bardzo różnych rozwiązań i znalezienie rozwiązania najbardziej optymalnego, bez wystających w różnych miejscach elementów – siłowników hydraulicznych, zasilacza hydraulicznego, rur, przewodów itp.
6 – pierścień zaciskowy, 7 – wałek wyjściowy
W wyniku różnych analiz i koncepcji powstały trzy typowielkości wrzeciennika z motoreduktorami nowej konstrukcji i nowym mechanizmem wysuwu i zacisku pinoli. Te trzy wielkości w zasadzie zaspokajały zapotrzebowanie w przypadku zespołów frezarskich we wszelkich budowanych wtedy obrabiarkach zespołowych, z drobnymi wyjątkami np. o dużych wymiarach, które były wtedy specjalnie konstruowane. Do napędu śruby wykorzystano tzw. klucz elektromechaniczny, składający się z silnika elektrycznego i przekładni planetarnej, z możliwością mechanicznej regulacji momentu zakręcającego i innego – odkręcającego (do zaciśnięcia/zakręcenia potrzebny jest mniejszy moment niż do odkręcenia). Do napędu użyta może być każda inna jednostka tego typu o podobnej wielkości, np. dostępny, prawie masowo produkowany silnik elektryczny z przekładnią planetarną i elektronicznie regulowanym momentem, a nawet z silnikiem hydraulicznym lub pneumatycznym, jeżeli media te występują już w konstruowanej obrabiarce. Na rysunku pokazano tylko wałek wyjściowy tej jednostki (poz. 7) o średnicy Ø 20, a cały mechanizm pływającej śruby narysowano w pozycji pracy – wyjściowej. Dalej moment od jednostki napędowej przekazywany jest poprzez przekładnię zębatą stożkową na śrubę (poz. 3), która obracając się poprzez nakrętkę (poz. 5) przesuwa pinolę do przodu lub do tyłu (w zależności od kierunku obrotów). Nakrętka po dojściu do twardego zderzaka (poz. 4) zatrzymuje pinolę (poz. 2), a śruba wykonuje jeszcze dalsze obroty powodujące przesuw śruby do tyłu o około 3 mm, z jednoczesnym ugięciem pakietu sprężyn talerzowych. Ruch ten powoduje zacisk pinoli poprzez mechanizm pierścieni – małego i dużego (poz. 6) wraz z odpowiednim kątowym ścięciem i szczeliną w stanie swobodnym 0,25 mm. Pakiet sprężyn talerzowych jest tak dobrany, że uginając się zapewnia odpowiednią siłę poosiową umożliwiającą wysuw pinoli w pozycję roboczą, docisk do twardego zderzaka i wycofanie jej w pozycję wyjściową. Śruba z kołem zębatym stożkowym połączona jest poprzez wielowypust ewolwentowy. Nakrętka związana z pinolą za pomocą specjalnego korpusu rozciętego i zaciskanego sprężyście śrubą, posiada możliwość regulacji położenia wyjściowego i końcowego pinoli, a więc ustawienia jej w stosunku do obrabiarki i detalu obrabianego. Na rysunku przedstawiono jeszcze końcówkę wrzeciona frezarskiego (poz. 1). Wrzeciono frezarskie, chociaż jako rozwiązanie konstrukcyjne jest samo w sobie ciekawe, tutaj nie zostało przedstawione, aby nie zaciemniać rysunku. Na widoku A pokazany jest system mikrołączników, który zapewnia odpowiednie sterowanie, w zależności od położenia części mechanizmu. W półautomatycznym i automatycznym sterowaniu zespołów ruchomych obrabiarki stosuje się w każdym takim zespole zespolone mikrołączniki lub zestaw mikrołączników, który ma za zadanie sygnalizowanie i zatrzymywanie napędu na odpowiednich pozycjach zespołu. Są to najczęściej: pozycja wyjściowa, spowolnienie ruchu szybkiego (koniec szybkiego dosuwu lub odsuwu) i przejście na ruch roboczy lub ruch dosuwowy z małą prędkością, pozycja krańcowa i pozycja awaryjna – gdyby nie zadziałała „krańcówka”.
Przedstawiony mechanizm, choć sprawił trochę kłopotów monterom w montażu i regulacji, działał bardzo dobrze. Sam wrzeciennik frezarski był znacznie uproszony, na zewnątrz nie wystawały żadne siłowniki hydrauliczne ani przewody od zasilania hydraulicznego. W obrabiarce nie było potrzeby instalowania zasilacza hydraulicznego. Mechanizm ten, jak wspomniałem, może znaleźć zastosowanie, po pewnych modyfikacjach, w innych maszynach – tam, gdzie potrzebny jest wysuw jakiejś części lub zespołu poosiowo i zaciśnięcie go w położeniu pracy lub krańcowym, i zaryglowanie. Zamiast pierścienia zaciskowego (poz. 6) można zastosować wysuwany poprzecznie rygiel prostokątny, walcowy, stożkowy lub klinowy.
Aleksander Łukomski
artykuł pochodzi z wydania 4 (103) kwiecień 2016
