RU137217U1

RU137217U1 - DEVICE FOR LATHING LONG-DETAIL PARTS

Info

Publication number: RU137217U1
Application number: RU2013140041/02U
Authority: RU
Inventors: Наталья Юрьевна Черкасова; Станислав Валерьевич Чурабо; Гиляна Валерьевна Антоненкова; Анастасия Игоревна Кочеткова
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2014-02-10

Abstract

Устройство для токарной обработки длинномерных деталей, содержащее суппорт с направляющими, подпружиненный резцедержатель с резцом, установленный на суппорте, при этом резцедержатель установлен на суппорте с возможностью перемещения вдоль продольной оси обрабатываемой детали, а также электромагнит, установленный с возможностью воздействия на резцедержатель, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит подпружиненную роликовую опору, установленную на суппорте напротив резца с возможностью механического воздействия на поверхность обрабатываемой детали в зоне обработки.A device for turning long parts containing a caliper with guides, a spring-loaded tool holder with a cutter mounted on a support, the tool holder mounted on a support with the ability to move along the longitudinal axis of the workpiece, as well as an electromagnet mounted to act on the tool holder, characterized in that it additionally contains a spring-loaded roller bearing mounted on a support opposite the cutter with the possibility of mechanical impact on the surface the workpiece in the machining zone.

Description

Полезная модель относится к области станкостроения, а именно - к устройствам для обработки материалов резанием, и может быть использована при обработке на токарных станках нежестких длинномерных деталей повышенной точности.The utility model relates to the field of machine tools, namely to devices for processing materials by cutting, and can be used in the processing of lathes non-rigid long parts of high accuracy.

Из уровня техники известно устройство для обработки длинномерных деталей на токарном станке, включающее каретку, суппорт, размещенный на каретке, а также закрепленный на суппорте посредством державки режущий инструмент. При этом для гашения вибрации обрабатываемой детали в процессе обработки на каретке закреплен люнет. Указанный люнет снабжен подпружиненными роликами, оказывающими силовое воздействие на деталь с противоположных сторон в зоне обработки (JP 09-029503 А, В23В 1/00, 04.02.1997,).The prior art device for processing long parts on a lathe, including a carriage, a support located on the carriage, as well as a cutting tool fixed to the support by means of a holder. At the same time, in order to damp the vibration of the workpiece during processing, a lunette is fixed on the carriage. The specified lunette is equipped with spring-loaded rollers that exert a force on the part from opposite sides in the processing zone (JP 09-029503 A, B23B 1/00, 02/04/1997,).

Недостатком описанного технического решения является то, что оно не позволяет обеспечить точное центрирование длинномерной детали, а именно - избежать ее прогиба, что в результате негативно сказывается на качестве обработки.The disadvantage of the described technical solution is that it does not allow for accurate centering of the lengthy part, namely, to avoid its deflection, which as a result negatively affects the quality of processing.

Кроме того из уровня техники известно техническое решение, наиболее близкое по технической сути и решаемой задаче к заявленной полезной модели, которое представляет собой устройство для токарной обработки нежестких деталей, содержащее базовый корпус, резцедержатель, установленный с возможностью перемещения на направляющих базового корпуса, упругий элемент и электромагнит с подвижным элементом, ориентированный параллельно упомянутым направляющим. Силовая характеристика упругого элемента и развиваемое на рабочем отрезке усилие электромагнита выбраны из условия постоянства их суммарного усилия на величине хода резцедержателя. Кроме того, данное устройство снабжено рычагом, связывающим электромагнит с резцедержателем. Подвижный элемент электромагнита выполнен с конической формой рабочего конца. Базовый корпус предназначен для закрепления его в резцедержателе станка (RU 2226140 C1, В23В 1/00, 27.03.2004).In addition, the prior art knows the technical solution that is closest in technical essence and the problem to be claimed to the claimed utility model, which is a device for turning non-rigid parts containing a base case, a tool holder mounted to move on guides of the base case, an elastic element and an electromagnet with a movable element, oriented parallel to the said guides. The power characteristic of the elastic element and the force of the electromagnet developed on the working segment are selected from the condition of the constancy of their total force on the stroke value of the tool holder. In addition, this device is equipped with a lever connecting the electromagnet with the tool holder. The movable element of the electromagnet is made with a conical shape of the working end. The base case is designed to be fixed in the tool holder of the machine (RU 2226140 C1, V23V 1/00, 03/27/2004).

Недостатком описанного технического решения является низкое качество обработки детали, что происходит также ввиду отсутствия средств для предотвращения прогиба длинномерной детали в процессе ее обработки.The disadvantage of the described technical solution is the low quality of the workpiece, which also occurs due to the lack of funds to prevent deflection of the lengthy part during its processing.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение качества обработки за счет точного центрирования длинномерной детали в процессе ее обработки, а именно предотвращения ее прогиба.The technical result, the claimed utility model is aimed at achieving, is to improve the quality of processing due to the exact centering of a lengthy part in the process of processing, namely, to prevent its deflection.

Указанный технический результат достигается посредством устройства для токарной обработки длинномерных деталей, которое содержит суппорт с направляющими, подпружиненный резцедержатель с резцом, установленный на суппорте, при этом резцедержатель установлен на суппорте с возможностью перемещения вдоль продольной оси обрабатываемой детали, а также электромагнит, установленный с возможностью воздействия на резцедержатель, при этом, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит подпружиненную роликовую опору, установленную на суппорте напротив резца с возможностью механического воздействия на поверхность обрабатываемой детали в зоне обработки.The specified technical result is achieved by means of a device for turning long parts, which contains a support with guides, a spring-loaded tool holder with a cutter mounted on the support, while the tool holder is mounted on the support with the ability to move along the longitudinal axis of the workpiece, as well as an electromagnet mounted for exposure on the tool holder, while, according to a utility model, it further comprises a spring-loaded roller bearing mounted on upporte opposite cutter, with mechanical action on the surface of the workpiece in the processing zone.

Заявленная полезная модель поясняется графическим изображением, где на фиг. 1 представлена схема устройства для токарной обработки длинномерных деталей.The claimed utility model is illustrated by a graphical representation, where in FIG. 1 shows a diagram of a device for turning long parts.

Заявленное устройство содержит суппорт 1 с продольными направляющими 2, резцедержатель 3 с резцом 4. Резец 3 установлен на суппорте 1. Резцедержатель 3 установлен на суппорте 1 с возможностью перемещения вдоль продольной оси обрабатываемой детали 5. Также устройство содержит электромагнит 6, установленный с возможностью воздействия на резцедержатель 3. Кроме того заявленное устройство содержит подпружиненную роликовую опору 7, установленную на суппорте 1 напротив резца 4 с возможностью механического воздействия на поверхность обрабатываемой детали 5 в зоне обработки.The claimed device contains a support 1 with longitudinal guides 2, a tool holder 3 with a cutter 4. A cutter 3 is mounted on a support 1. A tool holder 3 is mounted on a support 1 with the ability to move along the longitudinal axis of the workpiece 5. Also, the device contains an electromagnet 6 mounted with the possibility of influencing tool holder 3. In addition, the claimed device contains a spring-loaded roller bearing 7 mounted on a support 1 opposite the cutter 4 with the possibility of mechanical impact on the surface of the processed th part 5 in the processing zone.

Роликовая опора 7 установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно продольной оси обрабатываемой детали 5 для передачи на нее силового воздействия. С этой целью роликовая опора 7 снабжена пружиной 8. При этом регулирование начального усилия пружины 8 осуществляется посредством винта 9.The roller bearing 7 is mounted with the possibility of reciprocating movement perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece 5 to transmit force to it. To this end, the roller bearing 7 is provided with a spring 8. In this case, the initial force of the spring 8 is regulated by means of a screw 9.

Резцедержатель 3 оснащен пружиной 10.The tool holder 3 is equipped with a spring 10.

Для регулирования начального усилия пружина 10 также снабжена винтом 11.To regulate the initial force, the spring 10 is also provided with a screw 11.

Электромагнит 6 воздействует на резцедержатель 3 посредством усиливающего рычага 12.The electromagnet 6 acts on the tool holder 3 by means of a reinforcing lever 12.

Пружина 10 с винтом И регулировки усилия и электромагнит 6 с усиливающим рычагом 12, максимальный ход которых ограничен винтом 13, выполняют функцию силового привода, установленного между резцедержателем 3 и суппортом 1.A spring 10 with a screw And force adjustments and an electromagnet 6 with a reinforcing lever 12, the maximum stroke of which is limited by the screw 13, perform the function of a power drive installed between the tool post 3 and the caliper 1.

В устройстве используется электромагнит 6, преимущественно, с замкнутым магнитопроводом и подвижным элементом с конической формой рабочего конца. Если электромагнит с плоским ярмом при различных напряжениях имеет силовые характеристики с рабочим участком 1,5…2,5 мм, то электромагнит 8 с конической формой рабочего конца при аналогичных размерных и энергетических параметрах имеет квазилинейный участок от 5,5 до 7,5 мм, т.е. в 3…4 раза больший. Увеличение рабочего участка электромагнита 6 может быть использовано для увеличения абсолютного значения составляющей Р_м силового привода за счет усиливающего рычага 12 с коэффициентом усиления, равным двум. Использование рычажно-электромагнитной подсистемы в силовом приводе обеспечивает работоспособность устройства в реальных условиях чистовой токарной обработки сталей и сплавов с глубинами резания до 2 мм.The device uses an electromagnet 6, mainly with a closed magnetic circuit and a movable element with a conical shape of the working end. If an electromagnet with a flat yoke at various voltages has power characteristics with a working section of 1.5 ... 2.5 mm, then an electromagnet 8 with a conical shape of the working end with similar dimensional and energy parameters has a quasilinear section from 5.5 to 7.5 mm, those. 3 ... 4 times larger. The increase in the working section of the electromagnet 6 can be used to increase the absolute value of the component P _{m of the} power drive due to the reinforcing lever 12 with a gain of two. The use of the lever-electromagnetic subsystem in the power drive ensures the operability of the device in real conditions of finishing turning of steels and alloys with cutting depths up to 2 mm.

В устройстве предусмотрена возможность использования от одной до трех пружин 10, а также одного или двух электромагнитов 6 в соответствующих частях силового привода в зависимости от условий обработки конкретных партий деталей. Силовой привод устройства настраивается на номинальное значение продольной составляющей силы резания R_X, рассчитанной по типовым нормативам режимов резания или определенной экспериментальным путем для номинальных глубины резания t и физико-механических свойств (твердости) материала заготовки при установленной величине подачи S_c:р_п+p_м=-р_х The device provides for the possibility of using from one to three springs 10, as well as one or two electromagnets 6 in the corresponding parts of the power drive, depending on the processing conditions of specific batches of parts. The power drive of the device is adjusted to the nominal value of the longitudinal component of the cutting force R _X calculated according to standard standards of cutting conditions or determined experimentally for the nominal cutting depth t and physicomechanical properties (hardness) of the workpiece material at a set feed rate S _c : p _p + p _m = -p _x

При этом величина силы реакции устройства P_П+p_M=const, так как пружина 10 привода имеет линейно возрастающую силовую характеристику как функцию относительного перемещения резцедержателя 3, а электромагнит привода - нелинейно убывающую силовую характеристику, на которой можно выделить квазилинейный рабочий участок.In this case, the magnitude of the reaction force of the device is P _П + p _M = const, since the actuator spring 10 has a linearly increasing force characteristic as a function of the relative displacement of the tool holder 3, and the drive electromagnet has a nonlinearly decreasing force characteristic, in which a quasilinear working section can be distinguished.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Устройство для токарной обработки длинномерных деталей как автономный узел размещают на каретке универсального токарного станка в продольном направлении (на чертеже не обозначены).A device for turning long parts as an autonomous unit is placed on the carriage of a universal lathe in the longitudinal direction (not shown in the drawing).

Обрабатываемую длинномерную деталь 5 устанавливают в центрах передней шпиндельной бабки и задней бабки (на чертеже не обозначены). В процессе обработки детали 5 резец 4, снимающий стружку, оказывает на нее силовое воздействие, вследствие чего деталь 5 деформируется. Степень деформации (прогиб) обрабатываемой детали 5 зависит от места нахождения резца 4. При нахождении резца 4 в середине детали 5 она изгибается на максимальную величину, а когда резец 4 находится около одного из торцов детали 5, она практически не изгибается.Machined lengthy part 5 is installed in the centers of the front spindle headstock and tailstock (not shown in the drawing). In the process of processing the part 5, the cutter 4, removing the chips, exerts a force on it, as a result of which the part 5 is deformed. The degree of deformation (deflection) of the workpiece 5 depends on the location of the tool 4. When the tool 4 is in the middle of the tool 5, it bends to the maximum value, and when the tool 4 is located near one of the ends of the tool 5, it practically does not bend.

В зависимости от степени прогиба детали 5 роликовая опора 7 оказывает на нее соответствующее силовое воздействие.Depending on the degree of deflection of the part 5, the roller bearing 7 exerts a corresponding force effect on it.

Начальное усилие пружины 8 устанавливают равным начальному усилию пружины 10. Усилия пружин 8 и 10 регламентированы технологическими параметрами процесса и могут варьироваться в процессе обработки.The initial force of the spring 8 is set equal to the initial force of the spring 10. The forces of the springs 8 and 10 are regulated by the technological parameters of the process and can vary during processing.

Описанный узел силового воздействия, представляющий собой подпружиненную роликовую опору, оказывает давление на обрабатываемую деталь 8, способствуя удержанию ее оси в том положении, в котором она была до начала обработки.The described force impact unit, which is a spring-loaded roller bearing, exerts pressure on the workpiece 8, helping to keep its axis in the position in which it was before the start of processing.

По выполненным на суппорте направляющим 2 перемещается резцедержатель 3 с пазом под резец 4. В статическом состоянии резцедержатель 3 поджимается к ограничительному винту 13 силовым приводом, состоящим из двух частей: упругого элемента 10 с винтом 11 регулировки его начального усилия и электромагнита 6 с усиливающим рычагом 12. Каждая часть силового привода обеспечивает на резцедержателе 3 соответствующие коллинеарные силы Р_п (пружины) и Р_м (магнита), т.е. суммарно силовой привод развивает усилие Р_п+Р_м, которое определяет реакцию устройства на продольную составляющую силы резания.According to the guides made on the support 2, the tool holder 3 moves with a groove for the tool 4. In a static state, the tool holder 3 is pressed against the restrictive screw 13 by a power drive, which consists of two parts: an elastic element 10 with a screw 11 for adjusting its initial force and an electromagnet 6 with a reinforcing lever 12 Each part of the power drive provides on the tool holder 3 the corresponding collinear forces P _p (springs) and P _m (magnet), i.e. in total, the power drive develops a force P _n + P _m , which determines the response of the device to the longitudinal component of the cutting force.

При мгновенном отклонении глубины резания или (и) твердости материала от номинальных значений изменяется сила резания, в том числе ее продольная составляющая, на величину дифференциала силы. Нарушается силовой баланс в технологической системе, и резцедержатель 3 смещается относительно суппорта 1 на величину, которая составляет дифференциал подачи dS, при этом знак дифференциала подачи противоположен знаку дифференциала силы резания. Таким образом, реальная подача при резании становится равной S_c+dS, что вызывает соответствующее изменение силы резания и ее продольной составляющей, то есть происходит силовая стабилизация процесса резания и, как следствие, - повышение точности обрабатываемых поверхностей.With an instant deviation of the cutting depth or (and) the hardness of the material from the nominal values, the cutting force, including its longitudinal component, changes by the value of the force differential. The power balance is violated in the technological system, and the tool holder 3 is shifted relative to the support 1 by an amount that is the feed differential dS, while the sign of the feed differential is opposite to the sign of the differential of the cutting force. Thus, the real feed during cutting becomes equal to S _c + dS, which causes a corresponding change in the cutting force and its longitudinal component, that is, there is a force stabilization of the cutting process and, as a result, an increase in the accuracy of the machined surfaces.

Важной характеристикой устройства является величина быстродействия как промежутка времени от возникновения возмущающего воздействия по глубине резания до компенсации изменения продольной составляющей силы резания, составившая в экспериментальном устройстве 0,0004 с (0,4 мс) и расширяющая технологические возможности устройства.An important characteristic of the device is the speed as a period of time from the occurrence of a disturbing action along the cutting depth to compensate for changes in the longitudinal component of the cutting force, which amounted to 0.0004 s (0.4 ms) in the experimental device and extends the technological capabilities of the device.

Таким образом, описанная выше конструкция обеспечивает постоянный дополнительный подпор непосредственно в зоне максимального силового воздействия на обрабатываемую деталь, т.е. в зоне резания, посредством воздействия на зону резания и резца и опорного ролика, что в итоге приводит к более точному центрированию длинномерной детали и, следовательно, к повышению качества обработки детали.Thus, the design described above provides a constant additional support directly in the zone of maximum force impact on the workpiece, i.e. in the cutting zone, by affecting the cutting zone and the cutter and the support roller, which ultimately leads to a more accurate centering of the long part and, therefore, to improve the quality of the workpiece.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле 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.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable population unknown at the priority date from the prior art, the necessary features sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed compound by individual features are well known in the art and require no further explanation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для лазерной наплавки;- the object embodying the claimed technical solution, in its implementation is intended for laser surfacing;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the above-described in the application materials known from the prior art on the priority date of the means and methods is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the conditions of patentability “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A device for turning long parts containing a caliper with guides, a spring-loaded tool holder with a cutter mounted on a support, the tool holder mounted on a support with the ability to move along the longitudinal axis of the workpiece, as well as an electromagnet mounted to act on the tool holder, characterized in that it additionally contains a spring-loaded roller bearing mounted on a support opposite the cutter with the possibility of mechanical impact on the surface the workpiece in the machining zone.