RU1808629C

RU1808629C - Device for delivering cutting coolant and removing chips during drilling of deep holes

Info

Publication number: RU1808629C
Authority: RU
Inventors: Алексей Леонтьевич Еськов; Валерий Михайлович Сибогатов; Виктор Георгиевич Семиков; Виктор Павлович Шелуханов; Эдуард Александрович Третьяков; Андрей Алексеевич Нестеренко; Александр Петрович Ищенко
Original assignee: Специализированное Конструкторско-Технологическое Бюро Шахтной Автоматики
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1993-04-15

Abstract

Использование: подача смазочно-ох- лаждающей жидкости (СОЖ) и отвод стружки при глубоком сверлении. Сущность изобретени ; устройство содержит насос, систему трубопроводов, пульсатор давле- .ни , переливной предохранительный клапан и фильтр, обратный клапан 8, Пульсатор давлени содержит полый вал 9 с маховиком 13 и установленным с возможностью осевого перемещени стержнем 14 с пластиной 16, вход щей в отверстие 20 корпуса 19, имеющие два уплотн ющих вы.ступа 21 и гидравлически сообщающеес двум каналами 23 с одной из полостей камеры 24, снабженной поршнем-разделителем 25. Втора полость камеры 24 сообщаетс с осевым каналом 26 стебл инструмента и трубопроводом. Пульсатор давлени снабжен механизмом ориентации пластины 16 и механизмом 35 перемещени стержн 14. 1 з.п.ф-лы, 7 ил, (Л СUsage: supply of cutting fluid (coolant) and chip removal during deep drilling. SUMMARY OF THE INVENTION; the device comprises a pump, a piping system, a pressure pulsator, an overflow safety valve and a filter, a check valve 8, the pressure pulsator comprises a hollow shaft 9 with a flywheel 13 and an axially mounted rod 14 with a plate 16 that enters the housing opening 20 19, having two sealing lips 21 and hydraulically communicating with two channels 23 from one of the cavities of the chamber 24 provided with a piston-separator 25. The second cavity of the chamber 24 communicates with the axial channel 26 of the tool stem and the pipeline. The pressure pulsator is equipped with a mechanism for orienting the plate 16 and a mechanism 35 for moving the rod 14. 1 zpp-filter, 7 silt, (L C

Description

Изобретение относитс к металлообработке , а именно к устройствам дл подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при глубоком сверлении.The invention relates to metal working, and in particular to devices for supplying a cutting fluid (coolant) during deep drilling.

Целью изобретени вл етс снижение энергозатрат на подачу СОЖ и отвод стружки путем обеспечени управлени пульсацией СОЖ.The aim of the invention is to reduce the energy consumption for supplying coolant and chip evacuation by providing control of the pulsation of the coolant.

На фиг.1 представлена гидравлическа схема устройства дл подачи СОЖ при глубоком сверлении; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З- разрез Б-Бнафиг;2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг.2, положение пр моугольной пластины при ее осевом перемещении до упора в дно впадин; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2, положение пр моугольной пластины перед началом динамического уплотнени ; на фиг.6-разрез по Г-Г на фиг.5; на фиг.7 - электрическа схема системы управлени скоростью срабатывани .Fig. 1 is a hydraulic diagram of a device for supplying coolant during deep drilling; figure 2 is a section aa in figure 1; in Fig.Z - section B-Bnafig; 2; in FIG. 4 is a section BB of FIG. 2, the position of the rectangular plate when it is axially displaced all the way into the bottom of the troughs; Fig. 5 is a section BB of Fig. 2, the position of the rectangular plate before the start of dynamic compaction; in Fig.6-section along G-G in Fig.5; Fig. 7 is an electrical diagram of a response speed control system.

Устройство дл подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и отвода стружки при глубоком сверлении содержит насос 1, бак 2, систему трубопроводов 3 к стеблю инструмента 4, пульсатор давлени 5, переливной предохранительный клапан 6, фильтр 7 и обратный клапан 8.A device for supplying cutting fluid (coolant) and chip removal during deep drilling includes a pump 1, a tank 2, a piping system 3 to the tool stem 4, a pressure pulsator 5, an overflow safety valve 6, a filter 7 and a check valve 8.

Пульсатор 5 давлени содержит полый вал 9 расположенный в подшипниках 10 стоики 11с жестко закрепленными на нем шкивом 12 и маховиком 13 и установленным с возможностью осевого перемещени подпружиненным стержнем 14,15 с жестко св занной с ним пр моугольной пластиной 16 с отверсти ми 17 и профильным выступом 18 на его торце, корпус 19с глухим отверстием 20, имеющим два уплотнительных выступа 21, образованных сегментными впадинами с дугообразными канавками 22, выполненными на дне отверсти 20 и гидравлически сообщающихс каналами. 23 с одной из полостей камеры 24, снабженной подпружиненным поршнем-разделителем 25. Втора полость камеры 24 сообщаетс с осевым каналом 26 стебл инструмента 4 и через обратный клапан 27 с трубопроводом 3 подачи СОЖ.The pressure pulsator 5 comprises a hollow shaft 9 located in the bearings 10 of the racks 11 with a pulley 12 and a flywheel 13 rigidly fixed thereon and mounted with the possibility of axial movement by a spring rod 14.15 with a rectangular plate 16 rigidly connected to it with holes 17 and a profile protrusion 18 at its end, the housing 19 with a blind hole 20 having two sealing protrusions 21 formed by segmented cavities with arched grooves 22 formed at the bottom of the hole 20 and hydraulically connected by channels. 23 from one of the cavities of the chamber 24, equipped with a spring-loaded piston-separator 25. The second cavity of the chamber 24 communicates with the axial channel 26 of the stalk of the tool 4 and through the check valve 27 with the coolant supply pipe 3.

Корпус 19 снабжен крышкой 28 и содержит механизм ориентации 29 пластины 1.6, выполненной в виде подпружиненных ползунов 30, расположенных в радиальных отверсти х 31 корпуса 19 с возможностью периодического взаимодействи с профильным выступом 18 стержн 15, Разгон маховика осуществл етс от приводного электродвигател 32 через фрикционную муфту 33 и ременную передачу 34. Пульсатор давлени 5 снабжен механизмом 35 перемещени стержн выполненным в видеThe housing 19 is provided with a cover 28 and contains an orientation mechanism 29 of the plate 1.6, made in the form of spring-loaded sliders 30 located in the radial holes 31 of the housing 19 with the possibility of periodic interaction with the profile protrusion 18 of the rod 15, the flywheel is accelerated from the drive motor 32 through a friction clutch 33 and belt drive 34. The pressure pulsator 5 is equipped with a mechanism for moving the rod 35 made in the form

пневмоцилиндра одностороннего действи 36, через шток-поршень 37, упорный подшипник 38 и т гу 39 взаимодействующего со стержнем 15 и сообщающегос с пневмо5 сетью через электромагнитный пневморас- пределитель 40.single-acting pneumatic cylinder 36, through the rod-piston 37, thrust bearing 38 and rod 39 interacting with the rod 15 and communicating with the pneumatic network 5 through the electromagnetic pneumatic distributor 40.

Система управлени срабатыванием пневмораспределител содержит датчик давлени 41 и датчик угловой скорости 42,The control system of the operation of the pneumatic distributor includes a pressure sensor 41 and an angular velocity sensor 42,

0 электроконтакты 43 и 44, установленные в цепи питани электромагнитного пневмораспределител и управл емые от датчиков давлени и угловой скорости соответственно и электроконтакт 45, установленный в0 electrical contacts 43 and 44, installed in the power supply circuit of the electromagnetic pneumatic distributor and controlled by pressure and angular velocity sensors, respectively, and electrical contact 45, installed in

5 цепи питани привода вращени и управл емый от датчика давлени . Управление электроконтактами 43,44 и 45 от датчиков давлени и угловой скорости осуществл етс через усилители 46 и 47 и анализаторы 485 of the power circuit of the rotation drive and controlled by a pressure sensor. Electrical contacts 43,44 and 45 from pressure and angular velocity sensors are controlled through amplifiers 46 and 47 and analyzers 48

0 и 49, осуществл ющие анализ сигналов, приход щих от датчиков.0 and 49, analyzing the signals coming from the sensors.

Устройство дл подачи СОЖ работает следующим образом.A device for supplying coolant operates as follows.

СОЖ от насоса 1 по трубопроводу 3 по5 даетс в полость камеры 24 и оттуда в канал 26 стебл инструмента 4 сверлильного станка . Давление и расход насоса 1 выбираетс таким образом, чтобы обеспечивались нормальный режим сверлени ,.дроблени и от0 вода стружки из зоны резани . При нормальном режиме работы пульсатор давлени 5 в работу не включаетс . Воздушна полость пневмоцилиндра 36 сообщена с пневмосетью, подпружиненный стерженьThe coolant from the pump 1 through the pipeline 3 to 5 is supplied into the cavity of the chamber 24 and from there into the channel 26 of the stem of the tool 4 of the drilling machine. The pressure and flow rate of the pump 1 is selected so that a normal drilling, crushing, and flow of chips from the cutting zone are ensured. In normal operation, the pressure pulsator 5 is not included in the operation. The air cavity of the pneumatic cylinder 36 is in communication with the pneumatic network, a spring-loaded rod

5 14с пластиной 16 находитс в крайнем правом положении,5 14 with the plate 16 is in the extreme right position,

При отклонении от нормального режима работы (например, при забивании стружкой зазора между стеблем инструмента иWhen deviating from normal operation (for example, when a chip clogs the gap between the tool stem and

0 стыками отверсти ) в системе подачи СОЖ происходит повышение давлени . При достижении давлением некоторой, заранее заданной величины анализатор 48, воспринимающий сигналы от включенного в систе5 му подачи СОЖ датчика давлени 41 через усилитель 46, посылает сигналы на замыкание электроконтакта 45 цепи питани привода вращени 32 и электроконтакта 43 системы питани обмотки пневмораспреде0 . лител 40. Происходит пуск электродвигате- . л и разгон ударника 9 с маховиком 13. При достижении маховиком некоторой, заранее заданной величины угловой скорости анализатор 49, воспринимающий сигналы через0 by the joints of the hole) an increase in pressure occurs in the coolant supply system. When the pressure reaches a predetermined value, the analyzer 48, which receives signals from the pressure sensor 41 included in the coolant supply system 5 through the amplifier 46, sends signals to close the electrical contact 45 of the power supply circuit of the rotary actuator 32 and the electrical contact 43 of the power supply system of the pneumatic distribution winding 0. diesel 40. The motor starts. l and acceleration of the striker 9 with the flywheel 13. When the flywheel reaches a certain predetermined value of the angular velocity, the analyzer 49, which receives signals through

5 усилитель 47 от датчика угловой скорости 42, посылает сигнал на замыкание контакта 44 цепи питани обмотки пневмораспреде- лителл. При этом цепь питани пневмораспределител оказываетс замкнутой, на обмотку его подаетс напр жение и пневмораспределитель переключаетс , перекрыва подачу сжатого воздуха в пневмоцм- линдр 36 и сообща воздушную полость пнемоцилиндра с атмосферой.5, the amplifier 47 from the angular velocity sensor 42 sends a signal to close the terminal 44 of the power supply circuit of the pneumatic distribution coil. In this case, the pneumatic distributor power circuit is closed, voltage is applied to its winding and the pneumatic distributor is switched off, blocking the supply of compressed air to the pneumatic cylinder 36 and communicating the air cavity of the pneumatic cylinder with the atmosphere.

При этом подпружиненный стержень 15 перемещаетс влево до упора пластины 16 в дно сегментных впадин, выполненных на торце глухого отверсти 20 корпуса 19, При этом жидкость перетекает через отверсти 17 в пластине 16, что снижает сопротивление осевому перемещению пластины 16 и стержн 14. Данное осевое перемещение может начатьс лишь в положении, при котором пластина 16 находитс надуплот- нительными выступами 21. Это обеспечиваетс взаимодействием профильного выступа 18 стержн 14с подпружиненными ползунами 30 механизма ориентации 29 пластины 16,In this case, the spring-loaded rod 15 moves to the left until the plate 16 abuts against the bottom of the segment depressions made on the end face of the blind hole 20 of the housing 19, while the fluid flows through the holes 17 in the plate 16, which reduces the axial movement of the plate 16 and the rod 14. This axial movement can begin only in the position in which the plate 16 is over-sealing protrusions 21. This is ensured by the interaction of the profile protrusion 18 of the rod 14 with spring-loaded sliders 30 of the orientation mechanism 29 of the plate 16.

Параметры пружины, подпружиниваю- щей стержень 15, подбираютс таким образом , что перемещение стержн 15 до упора пластины 1.6 в дно сегментных впадин отверсти 20 происходит при угловом перемещении маховика 13 относительно корпуса на угол, меньший или равный.The parameters of the spring spring-loaded rod 15 are selected in such a way that the movement of the rod 15 to the stop of the plate 1.6 in the bottom of the segmented depressions of the hole 20 occurs when the flywheel 13 is angularly displaced by an angle less than or equal to.

При этом происходит перетекание жидкости через имеющиес при неполном осевом перемещении зазоры между пластиной 16 и дном сегментных впадин отверсти 20 и дугообразные канавки 22. .При дальнейшем вращении маховика 13 относительно корпуса пульсатора пластина 16 проходит дугообразные канавки 22, происходит динамическое уплотнение жидкости в образовавшихс замкнутых объемах, вытеснение жидкости через каналы 23 в полость камеры 24 и импульсна передача накопленной маховиком кинетической энергии поршню- разделителю 25. In this case, the fluid flows through the gaps between the plate 16 and the bottom of the segmented cavities of the hole 20 and the arcuate grooves 22. When the flywheel 13 is rotated further relative to the pulsator body, the plate 16 passes through the arcuate grooves 22, the fluid is dynamically compacted in the formed closed volumes. , displacing the liquid through the channels 23 into the cavity of the chamber 24 and impulse transmission of the kinetic energy accumulated by the flywheel to the separator piston 25.

Маховик при этом останавливаетс , сигнал от анализатора 49, св занного с датчиком угловой скорости 42, на замыкание электроконтакта 44 прекращает поступать и контакт 44 цепи питани обмотки пневмо- распределител 40 размыкаетс . Пневмо- распределитель сообщает воздушную полость пневмоцилиндра 36 с пневмополо- стью, шток-поршень 37 пневмоцилиндра перемещаетс направо и увлекает за собой через упорный подшипник 38 и т гу 39 стержень 15 с пластиной 16. После их перемещени вправо на высоту уплотнительных выступов 21 отверсти 20, эти выступы больше не преп тствуют дальнейшему угловому перемещению ударника относительно корпуса и снова происходит разгон ударника от электродвигател 32 через фрикционную муфту 33 и ременную передачу 34.In this case, the flywheel stops, the signal from the analyzer 49 connected to the angular velocity sensor 42 ceases to come to the closure of the electrical contact 44, and the contact 44 of the power supply circuit of the air distributor 40 is opened. The pneumatic distributor communicates the air cavity of the pneumatic cylinder 36 with the pneumatic cavity, the piston rod 37 of the pneumatic cylinder moves to the right and carries the rod 15 with the plate 16. these protrusions no longer prevent further angular movement of the striker relative to the housing, and again the striker accelerates from the electric motor 32 through the friction clutch 33 and the belt drive 34.

Кинетическа энерги от поршн 25 передаетс смазочно-охлаждающей жидкости , текущей по каналу 26 стебл 4 и по зазору между стеблем и стенками отвер- 5 сти . Скорость течени СОЖ по зазору при этом резко увеличиваетс , что способствует измельчению стружки и удалению ее из зазора . В случае, если стружка будет удалена из зазора за один импульс, давление в сис0 теме подачи СОЖ подает ниже ранее заданной величины, сигналы от анализатора 48, св занного с датчиком давлени 41, на замыкание электроконтакта 43 цепи питани обмотки пневмораспределител и электро5 контакта 45 цепи питани электродвигател перестают поступать и эти контакты размыкаютс . Электродвигатель отключаетс , маховик останавливаетс .Kinetic energy from the piston 25 is transferred to the cutting fluid flowing through the channel 26 of the stem 4 and through the gap between the stem and the walls of the hole 5. The flow rate of the coolant through the gap increases sharply, which contributes to the shredding of the chips and their removal from the gap. In the event that the chip is removed from the gap in one pulse, the pressure in the coolant supply system delivers below a predetermined value, signals from the analyzer 48 connected to the pressure sensor 41 to short circuit the electrical contact 43 of the power supply circuit of the valve of the pneumatic distributor and the electric5 of terminal 45 of the circuit The power supply to the electric motor ceases to flow and these contacts open. The electric motor shuts off, the flywheel stops.

Если же одного импульса давлени ока0 зываетс недостаточно Дл удалени стружки из зазора, то давление в системе подачи СОЖ остаетс выше первоначально заданной величины, цепи питани электродвигател и контакт 43 цепи питани обмоткиIf one pressure pulse is not enough to remove the chips from the gap, the pressure in the coolant supply system remains above the originally set value, the power supply circuit of the electric motor and terminal 43 of the power supply circuit of the winding

5 пневмораспределител остаютс замкнутыми . 5 air valves remain closed.

После остановки маховика и нового его разгона до ранее заданной угловой скорости контакт 44 цепи питани пневмораспре0 делител снова замыкаетс и происходит ударное взаимодействие пластины 16с корпусом , вызывающее ускорение течени СОЖ в зазоре. Импульсы производ тс до тех пор, пока зазор не освободитс отAfter the flywheel has stopped and its acceleration to a predetermined angular velocity is stopped, contact 44 of the pneumatic distributor power supply circuit closes again and shock interaction of the plate 16c with the housing occurs, causing acceleration of the coolant flow in the gap. Pulses are produced until the gap is freed from

5 стружки и давление в системе подачи СОЖ не упадет ниже ранее заданной величины (см.фиг.З). После этого цепь питани электродвигател 32 размыкаетс , маховик 13 останавливаетс .5 chips and pressure in the coolant supply system will not fall below a previously set value (see Fig. 3). After that, the power supply circuit of the motor 32 is opened, the flywheel 13 is stopped.

0Снижение энергозатрат при применении данного устройства подачи СОЖ составил 25-30% по сравнению с устройством и прототипом.0 The reduction in energy consumption when using this coolant supply device was 25-30% compared with the device and prototype.

Кроме того система управлени сраба5 тыванием пневмораспределител механизма перемещени стержн вл етс легко переналаживаемой. Дл каждого конкретного случа сверлени можно быстро изменить величину давлени , при превышенииIn addition, the control system for operating the pneumatic distributor of the rod movement mechanism is readily adaptable. For each specific case of drilling, you can quickly change the pressure value, if exceeded

0 которой включаетс в работу пульсатор давлени , и величину угловой скорости маховика , определ ющую величину пикового давлени СОЖ. Это существенно расшир ет технологические возможности устройст5 ва, делает его универсальным.0 of which the pressure pulsator is included in the operation, and the value of the angular velocity of the flywheel, which determines the value of the peak pressure of the coolant. This significantly expands the technological capabilities of the device and makes it universal.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. Device for supplying cutting fluid and chip removal during deep drilling, comprising a pressure pulsator in the housing of which one

a tool socket and a camera connected thereto, connected to the camera, a coolant supply pipe and a rotation drive, characterized in that, in order to reduce energy consumption by controlling the pulsation of the coolant, the device is equipped with a hollow flywheel connected to the rotation drive rigidly connected to a hollow shaft with an end groove placed in the cavities of the flywheel and shaft, an axially movable rod with a rectangular plate diametrically located on it and in the end groove of the shaft, the mechanism for moving the rod, a plate-orientation mechanism laid in the housing and connected to the rod and placed in the chamber by a piston-separator, while a blind hole is made in the housing from its other end face, designed to accommodate the flywheel shaft and the plate, in the bottom of which segmented cavities with arcuate grooves are made, connected channels to the chamber, and the rod moving mechanism is made in the form of a single-acting pneumatic cylinder with a pneumatic distributor and a piston rod interacting through a thrust bearing and a rod with a rod, controlling the pneumatic actuation system moraspredelitel.

2. Device pop. 1, characterized in that the control system for the actuation of the pneumatic valve is made in the form of a coolant pressure sensor connected through an amplifier and an analyzer with two electrical contacts, one of which is installed in the power supply circuit of the flywheel rotation drive, and the other in the circuit supply of the pneumatic distributor, and the angular velocity sensor of rotation of the flywheel, connected through its

an amplifier and analyzer with a third electrical contact installed in the pneumatic distributor power circuit.

1

I