В современных обрабатывающих центрах применяются инструментальные магазины следующих основных типов: дисковые (барабанные) и цепные (рис. 1). Дисковые магазины (рис. 1, а, б, в) служат для накопления небольшого числа инструментов до 30 штук. Удобнее магазины увеличенной емкости делать цепными. За счет изменения конфигурации цепи с гнездами для инструментов даже при большой емкости - до 100 штук и более - магазин может быть весьма компактным. При этом магазин может располагаться вертикально (рис. 1, г, д, и), горизонтально (рис. 1, е, ж), наклонно (рис. 1, з), иметь прямоугольную форму (рис. 1, д), треугольную (рис. 1, к), сложную (рис. 1, и, л, м). Как правило, один из участков цепи размещается недалеко от шпинделя для упрощения процесса смены инструментов, а участок загрузки магазина инструментами, (если предусматривается вариант ручной закладки инструментов в магазин) выбирают так, чтобы это было наиболее удобно оператору и наладчику станка.
Рис. 1. Основные типы инструментальных магазинов обрабатывающих центров
Реже применяются многоярусные наборы дисковых магазинов большой емкости (рис. 1, в). Их главный недостаток - громоздкость. Кроме того, у них усложняется автоматизация загрузки-разгрузки инструмента.
Выбор типа магазина определяется в зависимости от компоновки обрабатывающих центров, их назначения и типа.
Анализ всего многообразия корпусных деталей средних размеров, которые целесообразно обрабатывать на обрабатывающих центрах, показывает, что около 18% требуют использования не более 10 инструментов, 50% - до 20, 17% - до 30, 10% - 40 и 5% до 50 инструментов и более. Поэтому наибольшее распространение получили магазины емкостью до 30 инструментов, в основном дисковые (или барабанные). Цепного типа магазины чаще всего имеют емкость 40-60 инструментов. Реже и в основном на крупных и тяжелых обрабатывающих центрах устанавливаются магазины емкостью 100-120 инструментов и более. При количестве инструментов менее 12 обычно смена осуществляется посредством револьверных головок, при этом возможны два варианта исполнения: без автоматической смены инструментов в головке (работа с постоянным комплектом инструментов) и с устройством автоматической смены инструментов в револьверной головке (работа револьверной головки совместно с магазином).
Рис. 2. Шпиндельный узел револьверной головки
Конструктивно револьверные шпиндельные головки сходны с револьверными головками токарно-револьверных станков. Однако в их гнездах устанавливаются автономные шпиндельные узлы (рис. 2), в каждом из которых размещен режущий инструмент. Головка периодически поворачивается и фиксируется в рабочей позиции, один из шпинделей, сцепляясь кулачковой муфтой (рис. 3) с приводным валом, приводится во вращение от главного привода станка.
Рис. 3. Схема механизма смены шпинделей: 1 - ось шпинделя; 2 - муфта; 3 - привод головки; 4 - главный привод; 5 - передача на поворот; 6 - передача отключения муфты
На рис. 4 приведено устройство со сменой инструмента револьверной головке, имеющей два шпинделя, один из которых находится в рабочей позиции, а другой - в загрузочной, где с помощью автооператора идет обмен между головкой и магазином.
Рис. 4. Смена инструмента в двухшпиндельной револьверной головке: 1 - револьверная головка; 2 - магазин; 3 - автооператор
Какого бы типа не использовался магазин и способ смены инструмента все режущие и другие вспомогательные инструменты и устройства устанавливаются в шпиндель станка или в гнездо магазина с помощью стандартизированных оправок, в которых инструменты закрепляются, а если требуется, то и настраиваются на заданный размер обработки либо вне станка, либо автоматически от системы ЧПУ станка.
На большинстве, обрабатывающие центры с ЧПУ, имеют оправки с коническим хвостовиком 4, имеющим стандартную конусность 7:24 и исключающим самоторможение (рис. 5). Это дает возможность при большой жесткости соединения оправки со шпинделем с высокой точностью базировать оправку в шпинделе, а также легко извлекать ее с помощью автооператора. В шпинделе оправка обычно удерживается с помощью тяги и пакета тарельчатых пружин или затягивается винтом. Тяга имеет на конце захватное устройство, которое обеспечивает сцепление с хвостовиком 1, ввернутым в оправку.
Для передачи на оправку крутящего момента со шпинделя на инструмент 8 служат два радиально расположенных на специальном фланце паза 5, которыми оправка сцепляется с торцевой шпонкой шпинделя. В связи с этим возникает требование вводить оправку в отверстие шпинделя в строго определенном угловом положении. В это же положение должен автоматически устанавливаться во время смены инструмента и шпиндель станка, для реализации чего в конструкцию станка вводится специальный механизм так называемого ориентированного останова шпинделя. Требование ориентации должно строго соблюдаться и при загрузке магазина.
Особенностью инструментальной оправки обрабатывающих центров является наличие на наружной поверхности фланца круговой канавки треугольной или прямоугольной формы 7, необходимой для удержания оправки в захвате автооператора.
Рис. 5. Конструкция стандартной оправки
