RU1734382C

RU1734382C - Module for plasma hardening of camshafts

Info

Publication number: RU1734382C
Authority: RU
Inventors: И.С. Чепыжев; С.И. Витвицкий; В.М. Архипкин; Т.В. Устимова; Н.С. Шепелев; М.В. Селиванов; Н.В. Ломоносов; И.Л. Костюк
Original assignee: Научно-Производственное Объединение Технологии Автомобильной Промышленности
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: processing lines for plasma hardening of camshafts for internal combustion engines. SUBSTANCE: module for plasma hardening of camshafts has bed 1 carrying rotation mechanism 2 of camshafts. Rotation mechanism 2 consists of spindle and drive shaft with rigid center. Installed coaxially to center is mechanism 6 for transferring camshafts. Mechanism 6 is secured to plate 7 located on bed 1 for reciprocation along common axis of rotation mechanism 2 and mechanism 6. Installed between mechanism 2 and mechanism 6 are mechanism for turning plasma generators with cross-piece 9 for plasma generators 10 and control shaft. Installed on mechanism 2 coaxial to spindle is lever 13 for turning round spindle axis. Installed on mechanism 6 is lever 14 for turning round axis of mechanism 6. Rigidly secured to spindle of mechanism 6 is carriage 17 with its one end, and its other end is installed movable on guides 19 attached to bed 1. Mounted on carriage 17 are knife-edges 20 of electric leads on which treated camshafts are installed. Installed in levers 13 and 14 are guides 29 and 30, respectively, for reciprocation. Mounted on guides 29 and 30 is cross-piece 9 with plasma generator 10 and made in form of girder whose one end is attached to guide 29 and the other end is attached inside combined guide 30 of lever of mechanism 6 for reciprocation in direction of common axis of mechanisms 2 and 6. EFFECT: higher quality of treatment of camshaft by varying angle of inclination of plasma generators and extended type-size of treated products. 7 dwg

Description

Изобретение относится к упрочнению поверхностей деталей и может быть использовано в линии плазменного упрочнения кулачков распределительных валов (распредвалов) для двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to surface hardening of parts and can be used in a plasma hardening line of camshaft cam (camshafts) for internal combustion engines.

Известна установка для упрочнения рабочих поверхностей кулачков распределительных валов двигателей внутреннего сгорания, содержащая механизм перемещения плазмотронов, механизм вращения распредвала, механизм перемещения распредвала, копирный вал. A known installation for hardening the working surfaces of the cams of camshafts of internal combustion engines, containing a mechanism for moving plasmatrons, a camshaft rotation mechanism, a camshaft movement mechanism, a camshaft.

Недостатком данной установки является невозможность обработки различных типоразмеров распредвалов (отличающихся длиной, различным профилем обрабатываемых кулачков). The disadvantage of this installation is the inability to handle various sizes of camshafts (differing in length, different profile of the processed cams).

Известен также модуль для плазменного упрочнения распредвалов, содержащий станину с направляющими, соосно установленные на станине механизм вращения распределительных валов со шпинделем и приводным валом с жестким центром, механизм перемещения со шпинделем, копирный вал, плазмотроны и механизм их перемещения в виде траверсы и пневмопривода. Also known is a module for plasma hardening of camshafts, comprising a bed with guides, a camshaft rotation mechanism with a spindle and a drive shaft with a rigid center coaxially mounted on the bed, a movement mechanism with a spindle, a tracer shaft, plasmatrons and their movement mechanism in the form of a traverse and a pneumatic drive.

Недостатком этого модуля является невозможность обработки различных типоразмеров распредвалов (отличающихся длиной) и низкое качество обработки поверхности кулачков обработки поверхности кулачков распредвала при изменении профиля кулачка. The disadvantage of this module is the impossibility of processing various sizes of camshafts (differing in length) and the poor quality of the surface treatment of the cams of the surface of the cam of the camshaft when changing the cam profile.

Целью изобретения является расширение типоразмеров распределительных валов и повышение качества обработки. The aim of the invention is to expand the sizes of the camshafts and improve the quality of processing.

Указанная цель достигается тем, что модуль снабжен размещенной на станине с возможностью продольного перемещения плитой, тележкой, один конец которой жестко закреплен на шпинделе механизма перемещения, а другой установлен на направляющих через ролик, призматическими токоотводами, расположенными на тележке, механизмом поворота плазмотронов, выполненным в виде рычагов с приводом, один из которых установлен на механизме вращения, а другой на механизме перемещения, и направляющих, установленных на рычагах с возможностью перемещения по ним, а траверса выполнена в виде балки, один конец которой закреплен на направляющей рычага механизма вращения, а другой на направляющей другого рычага с возможностью перемещения по нему. This goal is achieved by the fact that the module is equipped with a plate, a trolley placed on the bed with the possibility of longitudinal movement, one end of which is rigidly fixed to the spindle of the movement mechanism, and the other is mounted on guides through the roller, with prismatic down conductors located on the trolley, with a plasma torch rotation mechanism made in in the form of levers with a drive, one of which is mounted on a rotation mechanism, and the other on a movement mechanism, and guides mounted on levers with the ability to move along , And the traverse is designed as a beam with one end fixed to the guide arm rotation mechanism, and the other on the other guide arm movable thereon.

На фиг.1 изображен главный вид модуля; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 вид по стрелке Д на фиг.2; на фиг.7 кинематическая схема модуля. Figure 1 shows the main view of the module; FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1; figure 3 section BB in figure 1; figure 4 section BB in figure 1; in Fig.5 section GG in Fig.1; in Fig.6 view along arrow D in Fig.2; 7, the kinematic diagram of the module.

Модуль для плазменного упрочнения распределительных валов содержит станину 1, на которой жестко установлен механизм вращения 2 распредвалов, состоящий из шпинделя 3 и приводного вала 4 с жестким центром 5 (см. фиг.5). Соосно с жестким центром 5 механизма вращения 2 установлен механизм перемещения 6 распредвалов, жестко закрепленный на плите 7 (см. фиг.2). Между механизмом вращения 2 и механизмом перемещения 6 установлены механизм поворота плазмотронов 8 (см. фиг. 1), снабженный траверсой 9 для плазмотронов 10 и пневмоприводом 11 и копирный вал 12 (см. фиг.2). На механизме вращения 2 соосно шпинделю 3 установлен рычаг 13 с возможностью поворота вокруг оси шпинделя 3 (см. фиг.5). На механизме перемещения 6 установлен рычаг 14 с жестко закрепленной на нем шестерней 15 с возможностью поворота вокруг оси механизма перемещения 6 (см. фиг.1, 2, 7). На рычаг 14 установлен также поджимной центр 16 для установки копирного вала 12 с межосевым расстоянием А (см. фиг. 2) между осью копирного вала 12 и осью механизма вращения 2 и механизма перемещения 6. К шпинделю механизма перемещения 6 одним концом жестко крепится тележка 17 посредством стойки 18 (см. фиг.1), а другой конец тележки 17 установлен подвижно на направляющих 19, жестко прикрепленных к станине 1. На тележке 17 установлены призмы 20 токоотводов, выполненных подпружиненными, на которые устанавливаются обрабатываемые распредвалы 21 коренными шейками (см. фиг. 1). Узел поворота рычагов 22, снабженный шестерней 23, взаимодействующей с шестерней 15, жестко закрепленной на рычаге 14 соосно общей оси механизма вращения 2 и механизма перемещения 6, установлен на кронштейне 24, жестко закрепленном на плите 7 (см. фиг.1,2) с возможностью вращения от электропривода. Плита 7 размещена на станине 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль общей оси механизмов вращения 2 и перемещения 6 с помощью винтовой передачи 25 в направляющих 26 (см. фиг.1, 2) для ее установки в соответствии с типоразмером обрабатываемого распредвала. К рычагам 13 и 14 жестко прикреплены коробки 27 и 28, в которых установлены направляющие 29 и 30 с возможностью возвратно-поступательного перемещения по роликам 31 и 32 (см. фиг.3, 4), причем направляющая 29, размещенная в рычаге 13 механизма вращения 2, выполнена цельной, а вторая 30, размещенная в рычаге 14 механизма перемещения 6, выполнена составной. При этом на направляющих 29 и 30 установлена траверса 9 с плазмотронами 10 (см. фиг.1, 3, 4). Траверса 9 выполнена в виде балки, один конец которой жестко закреплен на направляющей 29, установленной в рычаге 13 механизма 2, а другой конец балки размещен внутри составной направляющей 30 рычага механизма перемещения 6 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении общей оси механизмов вращения 2 и перемещения 6 с помощью пневмоприводов 11 (см. фиг.1, 3-5). Причем приводной вал 33 с жестким центром 34 для вращения копирного вала 12 установлен в коробке 35 и рычаге 13 механизма вращения 2 и получает вращение синхронно шпинделю 3, посредством шестеренчатой передачи 36, 37, 38 (см. фиг.5), при этом копирный вал 12 установлен между приводным жестким центром 34 рычага 13 и поджимным центром 16 рычага 14 механизма перемещения 6. Для обработки различных типоразмеров распредвалов жесткий центр 34 для вращения копирного вала 12 выполнен сменным с тангенциальным зажимом, а приводной вал 4 механизма вращения 2 снабжен головкой 39, в которую устанавливается вкладыш 40 соответствующего типоразмера (см. фиг.5). Головку 39 охватывает призма 41 токоподвода (см. фиг.6), удерживаемая от вращения осью 42, жестко закрепленной на кронштейне 43, который, в свою очередь, жестко закреплен на корпусе механизма вращения 2 (см. фиг.5,6). The module for plasma hardening of camshafts contains a frame 1, on which the camshaft rotation mechanism 2 is rigidly mounted, consisting of a spindle 3 and a drive shaft 4 with a rigid center 5 (see Fig. 5). Coaxially with the rigid center 5 of the rotation mechanism 2, a camshaft displacement mechanism 6 is mounted rigidly fixed to the plate 7 (see FIG. 2). Between the rotation mechanism 2 and the movement mechanism 6, a rotation mechanism of the plasmatrons 8 (see FIG. 1) is installed, equipped with a traverse 9 for the plasmatrons 10 and the pneumatic actuator 11 and the tracer shaft 12 (see FIG. 2). On the rotation mechanism 2 coaxially to the spindle 3, a lever 13 is mounted with the possibility of rotation around the axis of the spindle 3 (see figure 5). A lever 14 is mounted on the movement mechanism 6 with the gear 15 fixed on it with the possibility of rotation around the axis of the movement mechanism 6 (see Figs. 1, 2, 7). A clamping center 16 is also installed on the lever 14 for mounting the camshaft 12 with an axle distance A (see FIG. 2) between the axis of the copier shaft 12 and the axis of the rotation mechanism 2 and the movement mechanism 6. A trolley 17 is rigidly fixed to the spindle of the movement mechanism 6 by one end by means of a stand 18 (see FIG. 1), and the other end of the trolley 17 is mounted movably on guides 19 rigidly attached to the frame 1. On the trolley 17 there are prisms 20 of down conductors made spring-loaded onto which the processed camshafts 21 of the main necks are mounted s (see. FIG. 1). The rotation node of the levers 22, equipped with a gear 23, interacting with the gear 15, rigidly mounted on the lever 14 coaxially with the common axis of the rotation mechanism 2 and the movement mechanism 6, is mounted on the bracket 24, rigidly mounted on the plate 7 (see Fig. 1.2) the possibility of rotation from the electric drive. The plate 7 is placed on the frame 1 with the possibility of reciprocating movement along the common axis of the mechanisms of rotation 2 and movement 6 using a screw gear 25 in the guides 26 (see Fig.1, 2) for its installation in accordance with the size of the processed camshaft. Boxes 27 and 28 are rigidly attached to the levers 13 and 14, in which the guides 29 and 30 are mounted with the possibility of reciprocating movement on the rollers 31 and 32 (see Figs. 3, 4), and the guide 29 located in the lever 13 of the rotation mechanism 2, is made integral, and the second 30, located in the lever 14 of the movement mechanism 6, is made integral. At the same time, a guide beam 9 with plasmatrons 10 is installed on the guides 29 and 30 (see Figs. 1, 3, 4). The traverse 9 is made in the form of a beam, one end of which is rigidly fixed on a guide 29 installed in the lever 13 of the mechanism 2, and the other end of the beam is placed inside the composite guide 30 of the lever of the movement mechanism 6 with the possibility of reciprocating movement in the direction of the common axis of rotation mechanisms 2 and movement 6 using pneumatic actuators 11 (see figure 1, 3-5). Moreover, the drive shaft 33 with a rigid center 34 for rotating the camshaft 12 is installed in the box 35 and the lever 13 of the rotation mechanism 2 and receives synchronous rotation of the spindle 3, via gear 36, 37, 38 (see figure 5), while the copier shaft 12 is installed between the drive rigid center 34 of the lever 13 and the compression center 16 of the lever 14 of the movement mechanism 6. For processing various sizes of camshafts, the rigid center 34 for rotating the cam shaft 12 is removable with a tangential clamp, and the drive shaft 4 of the rotation mechanism 2 is equipped with a Coy 39, into which the insert 40 of the corresponding size (see Fig. 5). The head 39 is enclosed by a current supply prism 41 (see FIG. 6), which is held against rotation by an axis 42 rigidly mounted on an arm 43, which, in turn, is rigidly mounted on the housing of the rotation mechanism 2 (see FIGS. 5,6).

Модуль работает следующим образом. The module works as follows.

В головку 39 устанавливается вкладыш 40, а на приводной вал 33 жесткий центр 34, соответствующие обрабатываемому распредвалу. Плита 7 при помощи винта 25 устанавливается на требуемую длину по габаритным размерам обрабатываемого распредвала. Плазмотроны 10 устанавливаются на балке обрабатываемым кулачкам копирного вала 12, установленного между жестким центром 34 рычага 13 механизма вращения 2 и поджатого центром 16 рычага 14 механизма перемещения 6. Обрабатываемый распредвал 21 устанавливается на подпружиненные призмы 20 шаговым конвейером (на чертеже не показан). Положение обрабатываемого распредвала 21 определяется торцом вкладыша 40 в головке 39 и торцом шпинделя механизма перемещения 6 при полном ходе поршня пневмоцилиндра вперед. После подачи команды шаговым конвейером, опустившим распредвал на призмы 20, одновременно включаются пневмоцилиндры механизма вращения 2 и перемещения 6. При полном ходе штока механизма перемещения 6 центр, размещенный в штоке, перемещается к распредвалу 21 и входит в центровое отверстие в торце распредвала и сдвигает его влево на 2 мм, сжимая при этом пружину механизма вращения 2. Одновременно с центром механизма перемещения 6 пневмоцилиндр механизма вращения 2 перемещает шпиндель с головкой 39, вкладышем 40, подпружиненной призмой 41 по направлению к распредвалу 21, который поступил на обработку. Центр 5 приводного вала 4 входит в центровое отверстие торца распредвала с противоположной стороны. При этом распредвал 21 центрами механизма вращения 2 и механизма перемещения 6 опускается на 1 мм вместе с призмами 20 и поступает команда приводу 44 на быстрое вращение (поиск фиксатором контрольного отверстия на торце распредвала). Фиксатор вкладыша 40, перемещаясь по торцу неподвижного распредвала, попадает в отверстие, фиксирующее распредвал, сориентированным с копирным валом. После фиксации распредвала дается команда приводу 44 на медленное (рабочее) вращение распредвала (n 1 об/мин^-1). Далее включается привод 45 механизма перемещения 6 и начинается возвратно-поступательное перемещение вращающегося распредвала 21. Совместно с распредвалом 21, совершающим возвратно-поступательные перемещения от механизма перемещения 6, такие же перемещения совершает тележка 17 и призмы 20, установленные на ней, по направляющим 19. Происходит совместное перемещение распредвала 21 и призм 20, что позволяет осуществить хороший токоотвод. Затем балка 9 вместе с плазмотронами 10 перемещается с помощью пневмоцилиндра 11 на направляющих 29 и 30 по роликам 31 и 32 к распредвалу 21. При опускании балки 9 ролики плазмотронов 10 соприкасаются с соответствующими кулачками копирного вала 12, а сопла плазмотронов 10 останавливаются на расстоянии 2 мм от обрабатываемых поверхностей кулачков распредвала 21. Так как копирный вал 12 вращается синхронно с обрабатываемым валом 21 и оба вала сориентированы, то при наезде эксцентриковой части кулачка копирного вала на соответствующий ролик плазмотрона 10, плазмотрон 10 приподнимается. При дальнейшем вращении копирного вала 12 плазмотрон 10 опускается под действием пружины. Из-за того, что кулачки распредвала имеют смещение относительно друг друга, включение плазмотронов 10 для обработки соответствующих кулачков будет производиться последовательно при подходе к данному плазмотрону места на поверхности соответствующего кулачка, где начинается обработка. После обработки поверхности кулачка плазмотрон отключается. В процессе обработки поверхности любого из кулачков распредвала 21 наклон оси плазмотрона 10 меняется от привода узла поворота рычагов 22 через зубчатую передачу 23 и 15. Рычаг 14 начинает поворачиваться, а через балку 9 начинает поворачиваться и рычаг 13. При этом наклон оси плазмотрона 10 к поверхности кулачка обрабатываемого распредвала будет изменяться. Учитывая, что привод узла поворота рычагов 22 выполнен реверсивным, то в процессе обработки поверхности кулачка угол наклона оси плазмотрона 10 может меняться от 0 до 90^о и обратно. После обработки кулачков распредвала 21 балка 9 с плазмотронами 10 поднимается пневмоприводами 11 в исходное положение, выключаются приводы 44 и 45 механизмов вращения 2 и перемещения 6. Пневмоцилиндры механизма вращения 2 и механизма перемещения 6 отходят в исходное положение. Обработанный распредвал 21 остается на призмах 20. В дальнейшем шаговый транспортер (не показан) снимает вал 21 с призм 20 и переносит на шаг, загружая призмы 20 необработанным валом. Цикл повторяется.An insert 40 is installed in the head 39, and a rigid center 34 corresponding to the camshaft being machined is mounted on the drive shaft 33. Plate 7 using a screw 25 is installed at the required length in the overall dimensions of the processed camshaft. The plasma torches 10 are mounted on the beam to the machined cams of the camshaft 12, mounted between the rigid center 34 of the lever 13 of the rotation mechanism 2 and the center 16 of the lever 14 of the moving mechanism 6. The processed camshaft 21 is mounted on the spring-loaded prisms 20 by a step conveyor (not shown in the drawing). The position of the processed camshaft 21 is determined by the end face of the liner 40 in the head 39 and the end face of the spindle of the movement mechanism 6 with the piston of the pneumatic cylinder moving forward. After giving a command by a stepper conveyor that lowered the camshaft onto the prisms 20, the pneumatic cylinders of the rotation mechanism 2 and movement 6 are simultaneously turned on. When the rod of the movement mechanism 6 is at full stroke, the center located in the rod moves to the camshaft 21 and enters the center hole in the camshaft end and shifts it 2 mm to the left, compressing the spring of the rotation mechanism 2. Simultaneously with the center of the movement mechanism 6, the pneumatic cylinder of the rotation mechanism 2 moves the spindle with head 39, insert 40, spring-loaded prism 41 in the direction eniyu to the camshaft 21 which is delivered for processing. The center 5 of the drive shaft 4 enters the center hole of the camshaft end from the opposite side. In this case, the camshaft 21 centers of the rotation mechanism 2 and the movement mechanism 6 is lowered by 1 mm together with the prisms 20 and the drive 44 is instructed to rotate quickly (search for a control hole on the camshaft end). The liner retainer 40, moving along the end of the stationary camshaft, enters the hole fixing the camshaft oriented with the camshaft. After fixing the camshaft, a command is given to the actuator 44 for a slow (working) rotation of the camshaft (n 1 rpm ^-1 ). Next, the drive 45 of the movement mechanism 6 is turned on and the reciprocating movement of the rotating camshaft 21 begins. Together with the camshaft 21 making reciprocating movements from the movement mechanism 6, the cart 17 and the prisms 20 mounted on it along the guides 19 make the same movements. There is a joint movement of the camshaft 21 and the prisms 20, which allows for a good down conductor. Then, the beam 9, together with the plasmatrons 10, is moved by means of a pneumatic cylinder 11 on the guides 29 and 30 along the rollers 31 and 32 to the camshaft 21. When lowering the beam 9, the rollers of the plasmatrons 10 are in contact with the corresponding cams of the copy shaft 12, and the nozzles of the plasmatrons 10 stop at a distance of 2 mm from the machined surfaces of the cam cam cam 21. Since the camshaft 12 rotates synchronously with the machined shaft 21 and both shafts are oriented, when the eccentric part of the cam cam shaft is pulled over the corresponding roller of the plasma torch 10 , the plasma torch 10 rises. With further rotation of the camshaft 12, the plasma torch 10 is lowered by the action of a spring. Due to the fact that the camshaft cams are offset relative to each other, the inclusion of plasmatrons 10 for processing the respective cams will be performed sequentially when approaching the given plasmatron on the surface on the surface of the corresponding cam, where processing begins. After processing the surface of the cam, the plasma torch is turned off. In the process of surface treatment of any cam of the camshaft 21, the axis of the plasma torch 10 tilts from the drive of the rotation unit of the levers 22 through the gear 23 and 15. The lever 14 starts to rotate, and the lever 13 also starts to rotate through the beam 9. cam cam camshaft will change. Given that the drive unit of rotation of the levers 22 is made reversible, in the process of processing the surface of the cam, the angle of inclination of the axis of the plasma torch 10 can vary from 0 to 90 ^about and vice versa. After processing the cams of the camshaft 21, the beam 9 with the plasmatrons 10 rises with the pneumatic actuators 11 to its initial position, the drives 44 and 45 of the rotation mechanisms 2 and displacement 6 are turned off. The pneumatic cylinders of the rotation mechanism 2 and the displacement mechanism 6 are reset. The processed camshaft 21 remains on the prisms 20. Subsequently, a step conveyor (not shown) removes the shaft 21 from the prisms 20 and transfers it to the step, loading the prisms 20 with an unprocessed shaft. The cycle repeats.

Для улучшенного токоподвода к распредвалу на головку 39 устанавливается подпружиненная призма 41, которая вместе с приводным валом 4 механизма вращения 2 и центром механизма перемещения 6 совершает возвратно-поступательные перемещения. Учитывая то, что приводной вал 4 и распредвал 21 вращаются в процессе обработки, призма 41 установлена на ось 42, по которой она и перемещается. For improved current supply to the camshaft, a spring-loaded prism 41 is installed on the head 39, which, together with the drive shaft 4 of the rotation mechanism 2 and the center of the movement mechanism 6, makes reciprocating movements. Given that the drive shaft 4 and the camshaft 21 rotate during processing, the prism 41 is mounted on the axis 42, along which it moves.

Применение модуля позволяет получить следующие преимущества:
расширить типоразмеры обработанных распредвалов;
повысить качество обработки валов за счет изменения угла наклона плазмотронов.Using the module allows you to get the following benefits:
expand the sizes of machined camshafts;
to improve the quality of shaft processing by changing the angle of inclination of the plasma torches.

Claims

MODULE FOR PLASMA HARDENING OF SHAFTS, containing a bed with guides coaxially mounted on the bed, a camshaft rotation mechanism with a spindle and a drive shaft with a rigid center, a movement mechanism with a spindle, a copy shaft, plasmatrons and their movement mechanism in the form of a traverse and a pneumatic drive the fact that, in order to expand the standard sizes of camshafts and improve the quality of processing, it is equipped with a stove, a cart placed on the bed with the possibility of longitudinal movement oh, one end of which is rigidly fixed to the spindle of the movement mechanism, and the other is mounted on guides through the roller, by prismatic down conductors located on the trolley, by a mechanism for turning plasmatrons made in the form of levers with a drive, one of which is mounted on a rotation mechanism, and the other on a mechanism movement, and the guides mounted on the levers with the ability to move along them, and the traverse is made in the form of a beam, one end of which is fixed to the guide lever of the rotation mechanism, and the other to the another guide arm movable thereon.