RU2106227C1 - Устройство для обработки торцовых поверхностей трубчатых изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к механизированному инструменту для обработки торцов полых цилиндрических изделий типа труб при изготовлении или капитальном ремонте оборудования, например трубчатых изделий, может быть использовано в стационарных и полезных условиях и обеспечивает надежное закрепление устройства на обрабатываемом изделии. Рабочий конец центрального стержня 11 выполнен меньшего диаметра с резьбой на конце, и на нем последовательно установлены втулки 12 с одним конусным торцом, обращенным к концу стержня 11, по крайней мере, одна промежуточная втулка 13 с двумя конусными торцами и одна втулка 14 с конусным торцом, обращенным к промежуточной втулке 13. Промежуточная втулка 13 соединена с центральным стержнем по резьбе и зафиксирована от поворота в опорной штанге 5 на ее конце. Разжимные перья 6 выполнены с поперечными вырезами на внутренней опорной поверхности, установлены на шариках 15, которые размещены в углублениях между встречными конусными торцами втулок 12, 13, 14 и прорезей в перьях и прижаты к шарикам упругими элементами 16. Устройство имеет общий привод механизма фиксации устройства и механизма подач, выполненный в виде меховика 18, свободно установленного на заднем конце центрального стержня 11 и входящего в зацепление с головкой стержня или с втулкой 7 механизма подач. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к механизированному инструменту, преимущественно, для обработки резанием неповоротных торцов полых цилиндрических изделий типа труб (подрезки в размер, торцовки, снятия фасок под сварку и др.) при изготовлении или капитальном ремонте оборудования, например трубчатых теплообменников, может найти применение в энергетическом, нефтехимическом машиностроении и в некоторых других областях техники как в стационарных, так и в полевых условиях.

Переносные устройства для обработки неповоротных торцов трубчатых изделий в технике известны. Известен, в частности, переносной станок для обработки торцовых поверхностей трубчатых изделий, содержащий привод вращения полого шпинделя с установленным в патроне инструментом, механизм фиксации станка относительно обрабатываемого изделия по его внутренней цилиндрической поверхности, размещенный коаксиально полому шпинделю, включающий полый цилиндрический корпус с цангой на рабочем конце и проходящий по оси корпуса стержень с разжимным конусом на рабочем конце и наружной резьбой на другом конце, механизм продольной подачи, кинематически связанный с полым шпинделем и содержащий обгонную муфту, на наружной обойме которой выполнены, по крайней мере, два винтовых паза с разным шагом, и нажимную гайку, взаимодействующую со шпинделем и механизмом фиксации (1).

Этот станок при достаточной конструктивной сложности не обеспечивает необходимой надежности в эксплуатации - жесткой фиксации станка на изделии.

Наиболее близким к заявляемому устройству по техническому существу (прототипом) является выпускаемый фирмой "ДЖИ.БИ.ЧИ.Индастриал Тулз С.Р.Л." (Италия) фрезерный (переносной) станок для снятия фасок с труб при их подготовке к сварке и при изготовлении и ремонте трубчатых теплообменников, Станок содержит двигатель с редуктором, полый выходной вал которого снабжен головкой для крепления режущего инструмента, механизм фиксации станка относительно обрабатываемого изделия по внутренней цилиндрической поверхности последнего, включающий опорную штангу в виде полого цилиндра, проходящую по оси выходного вала редуктора, у рабочего конца которой выполнены продольные радиальные прорези с размещенными в них разжимными перьями, а противоположный конец связан с корпусом при обеспечении возможности возвратно-поступательного перемещения последнего по опорной штанге, проходящий по оси опорной штанги центральный стержень, взаимодействующий конусной рабочей поверхностью на одном конце с разжимными перьями, а вторым концом связанный с приводом его перемещения, и механизм продольной подачи корпуса двигателя с редуктором по опорной штанге станка (2).

При относительной простоте конструкции станка он имеет один существенный недостаток - механизм фиксации станка на обрабатываемом изделии требует значительного момента затяжки на зажимной гайке привода перемещения центрального стержня, т.к. необходимо преодолеть силы трения по двум парам поверхностей скольжения и обеспечить необходимое усилие прижатия разжимных перьев к опорной поверхности. Это создает очень низкий КПД привода механизма фиксации, ведет к быстрому износу резьбовых поверхностей и все же не обеспечивает надежной фиксации станка на обрабатываемом изделии в радиальном направлении, не позволяет полностью использовать мощность двигателя и ведет к снижению качества обработки поверхности и к уменьшению производительности станка.

Техническая задача изобретения - устранить указанные недостатки - обеспечить надежное закрепление устройства на обрабатываемом изделии, повысить качество обработки и увеличить производительность труда.

Поставленная задача - достигается тем, что в устройстве для обработки торцовых поверхностей трубчатых изделий, содержащем смонтированные в общем корпусе двигатель с редуктором, полый выходной вал которого снабжен головкой для закрепления режущего инструмента; механизм фиксации устройства относительно обрабатываемого изделия (детали) по внутренней цилиндрической поверхности последнего, включающий опорную штангу в виде полого цилиндра, проходящую по оси полого выходного вала редуктора, у рабочего конца которой выполнены продольные радиальные прорези и в них размещены разжимные перья, а противоположный конец связан с корпусом при обеспечении возвратно-поступательного перемещения последнего по опорной штанге; проходящий по оси опорной штанги центральный стержень, взаимодействующий одним концом с разжимными перьями, а вторым концом связанный с приводом его перемещения, и механизм продольной подачи двигателя с редуктором по опорной штанге, в соответствии с данным изобретением взаимодействующий с разжимными перьями конец центрального стержня выполнен меньшего диаметра с резьбовым участком от конца и на нем последовательно размещены с возможностью относительного перемещения по стержню цилиндрическая втулка с одним конусным торцом, обращенным к концу стержня, по меньшей мере, одна промежуточная втулка с двумя конусными торцами и одна втулка с конусным торцом, обращенным к промежуточной втулке, соединенная с концом стержня по резьбе и зафиксированная от поворота в опорной штанге на ее конце, а разжимные перья выполнены с поперечными вырезами на внутренней опорной поверхности, установлены на шариках, размещенных в углублениях между встречными конусными торцами смежных втулок и упомянутых вырезов на внутренней опорной поверхности разжимных перьев, и прижаты к шарикам упругими элементами. При этом указанные упругие элементы могут быть выполнены в виде отрезков из пружинной ленты (полосы), закреплены одним концом на опорной штанге у обоих концов каждой радиальной прорези в ней, а вторым концом прижаты к выступающим из прорезей концам разжимных перьев, выполненным с заплечиками (лысками) под указанные упругие элементы.

Поставленные цели достигаются также и тем, что устройство имеет общий маховик ручного привода механизма фиксации и механизма подач, установленный на заднем конце центрального стержня, выполненном с граненной головкой, периметр которой в нормальном сечении имеет форму многоугольника (квадрата, шестигранника и т.п.), описанного вокруг сечения центрального стержня, при этом втулка маховика с одного торца выполнена с осевым цилиндрическим гнездом, диаметр которого несколько больше диаметра конца опорной штанги, глубина - в пределах величины продольной подачи, и на этом торце втулки маховика установлены, по крайней мере два штифта, а в торце гайки механизма продольной подачи выполнены гнезда под указанные штифты, при этом в основании гнезда во втулке маховика выполнено осевое отверстие под граненную головку центрального стержня, на торце которого закреплена ограничительная шайба маховика.

Действительно, предлагаемое в соответствии с данным изобретением изменение конструкции механизма фиксации устройства на обрабатываемом изделии, включая конструкцию разжимных перьев и их установку, позволяет значительно уменьшить необходимый крутящий момент на центральном стержне для обеспечения необходимого усилия прижатия разжимных перьев к опорной поверхности на изделии. Это обеспечено заменой трения скольжения на контактных поверхностях разжимных перьев и конуса центрального стержня трением качения, что повышает КПД привода механизма фиксации, снижает нагрузку на резьбовое соединение и скорость его износа, повышает жесткость крепления устройства на изделии при одинаковом усилии затяжки, а значит позволяет полнее использовать мощность двигателя при обработке изделия, т.е. повысить производительность и качество обработки.

Использование одного маховика для привода механизма фиксации устройства и механизма подач сокращает время на подготовку устройства к работе и переустановку устройства для обработки очередной детали, что также способствует повышению производительности.

Таким образом, заявленное устройство обеспечивает достижение поставленных целей.

Поскольку заявленное устройство по сравнению с прототипом имеет указанные выше отличительные признаки - оно может быть признано соответствующим критерию изобретения "новизна". Отсутствие сведений об известности использования отличительных признаков заявленного устройства в этой же или в смежных областях техники с достижением аналогичного эффекта делает его соответствующим критерию изобретения "изобретательский уровень". Отсутствие препятствий технического, технологического или, иного порядка для промышленной реализации заявленного устройства и сам факт его промышленной реализации заявителем позволяют признать его соответствующим критерию изобретения "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняют приводимые ниже описание конкретного примера его осуществления и чертеж, на котором заявленное устройство представлено в частичном продольном осевом разрезе, поясняющем предлагаемые изменения конструкции механизма фиксации устройства на обрабатываемом изделии и привода механизма фиксации и механизма подач.

Устройство включает корпус 1 с размещенными в нем двигателем и редуктором (не показаны). На полом выходном валу 2 редуктора закреплена головка 3 для установки сменного инструмента, например резцов 4 (показаны пунктиром). Внутри полого вала 2 редуктора и соосно с ним проходит опорная штанга 5 механизма фиксации устройства на обрабатываемом изделии (детали) по его внутренней цилиндрической поверхности. Штанга 5 выполнена в виде цилиндра, у рабочего (опорного) конца которого в продольных прорезях размещены разжимные перья 6, противоположный конец опорной штанги 5 имеет участок с наружной резьбой, на котором установлена резьбовая втулка 7 механизма продольной подачи корпуса 1 с двигателем и редуктором, соединенная с корпусом 1 через подшипниковый узел 8. Перед резьбовым участком на наружной боковой поверхности штанги 5 выполнены шлицы 9, которыми штанга 5 соединена с закрепленной в корпусе 1 шлицевой втулкой 10 для обеспечения возвратно-поступательного перемещения корпуса 1 по опорной штанге 5. По оси опорной штанги 5 проходит центральный стержень 11, конец которого у опорного конца штанги 5 выполнен меньшего диаметра с резьбовым участком от конца и на нем последовательно размещены с возможностью относительного перемещения по стержню цилиндрическая втулка 12 с одним конусным торцом, обращенным к концу стержня 11, две промежуточные втулки 13 с двумя конусными торцами и одна втулка 14 с конусным торцом, обращенным к промежуточной втулке 13, соединенная с концом центрального стержня II по резьбе и зафиксированная от проворота в опорной штанге 5 на ее конце (например, винтом, штифтом и т.п. - не показано). Разжимные перья 6, размещенные в продольных прорезях на рабочем конце опорной штанги 5, выполнены с поперечными вырезами на внутренней опорной поверхности и установлены на шариках 15, расположенных в углублениях между встречными конусными торцами смежных втулок 12, 13 и 14 и упомянутых вырезов на внутренней опорной поверхности разжимных перьев 6. В продольных прорезях опорной штанги 5 разжимные перья 6 удерживаются с помощью упругих элементов 16 в виде отрезков из пружинной ленты, закрепленных одним концом на опорной штанге 5 у обоих концов каждой продольной прорези в ней, а вторым концом взаимодействующих с выступающими из прорезей концами разжимных перьев 6, выполненных с заплечиками (лысками) от наружной опорной поверхности разжимных перьев 6. Упругие элементы 16 одновременно обеспечивают постоянное прижатие разжимных перьев 6 к шарикам 15, а через них - к конусным поверхностям встречных торцов смежных втулок 12, 13 и 14.

В принципе для удержания разжимных перьев 6 в продольных прорезях опорной штанги 5 и прижатия их к шарикам 15 могут быть использованы упругие элементы другой конструкции, например в виде эластичных колец или кольцевых пружин, охватывающих разжимные перья 6 и штангу 5 по поперечным прорезям в перьях 6 от их наружной опорной поверхности (такой вариант в чертежах не показан).

Выступающий за пределы опорной штанги 5 задний конец центрального стержня 11 выполнен с граненной (фасонной) головкой 17, периметр которой в нормальном сечении имеет форму многоугольника (квадрата, шестигранника и т.п.), описанного вокруг сечения центрального стержня 11, и на нем размещен маховик 18, служащий одновременно приводом механизма фиксации устройства и механизма продольной подачи. Центральная втулка 19 маховика 18 выполнена с осевым гнездом 20 в форме цилиндра, диаметр которого несколько больше диаметра конца опорной штанги 5, глубина лежит в пределах величины продольной подачи, и на этом торце втулки 19 установлены штифты 21, а в торце резьбовой втулки 7 механизма подачи выполнены гнезда 22 под штифты 21. В основании гнезда 20 во втулке 19 маховика 18 выполнено осевое отверстие под головку 17 центрального стержня 11, на торце которой закреплена ограничительная шайба 23, например, винтом 24.

Работа устройства заключается в следующем.

Конец опорной штанги 5 устройства с разжимными перьями 6 вводят в канал обрабатываемого изделия 25 (или его трубчатого элемента) так, чтобы расстояние от торца изделия до разжимных перьев 6 превышало величину необходимой обработки. Затем маховик 18 отводят в крайнее левое (по чертежу) положение, чтобы головка 17 центрального стержня 11 вошла в осевое отверстие втулки 19. Вращая маховик 18, осуществляют ввинчивание центрального стержня 11 в радиально неподвижную втулку 14. При этом зазоры между втулками 12, 13 и 14 начнут выбираться, а шарики 15 встречными конусными поверхностями смежных втулок 12, 13 и 14 будут отжиматься от центрального стержня 11 вместе с разжимными перьями 6, преодолевая усилие упругих элементов 16, до плотного контакта с поверхностью канала обрабатываемого изделия 25 и прочного закрепления опорной штанги 5 в канале изделия. После этого маховик 18 смещают вправо до вхождения штифтов 21 в гнезда 22 втулки 7 механизма продольной подачи и включают двигатель устройства. Вращение вала двигателя вызывает вращение полого выходного вала 2 редуктора и связанной с ним головки 3 с инструментом 4. Вращая маховик 18, осуществляют перемещение втулки 7 механизма продольной подачи по резьбе на конце опорной штанги 5, а вместе с нею перемещение по шлицам 9 опорной штанги 5 и корпуса 1 с двигателем, редуктором и вращающейся с полым валом 2 редуктора головкой 3 с режущим инструментом 4 в зону обработки изделия 25 - к его торцу. После выполнения требуемой обработки торца изделия 25 вращением маховика 18 в обратную сторону отводят инструмент 4 от контакта с изделием 25, и двигатель выключают. Затем маховик 18 возвращают в крайнее левое (по чертежу) положение и его вращением в соответствующем направлении вывинчивают центральный стержень 11 из неподвижной втулки 14. Под действием упругих элементов 16, воздействующих на разжимные перья 6 в радиальном направлении к оси центрального стержня 11, а через перья 6 и шарики 15-на конусные поверхности втулок 12, 13 и 14, начнется расхождение смежных втулок 12, 13 и 14 по мере вывинчивания центрального стержня 11, и разжимные перья 6 начнут перемещаться к оси стержня 11, освобождая опорную штангу 5 от жесткого контакта с изделием 25. Теперь устройство свободно отводится от изделия 25 и может быть установлено в очередное изделие (или его трубчатый элемент) для соответствующей обработки. В этом случае описанные операции повторяются.

Устройство может быть использовано в стационарных или полевых условиях при изготовлении или ремонте различного оборудования, в частности у трубчатых теплообменников. По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения при одинаковом усилии затяжки механизма фиксации обеспечивается более жесткое закрепление устройства на изделии, т.к. КПД механизма фиксации в предлагаемом устройстве почти вдвое выше. Это обеспечено заменой трения скольжения на контактных поверхностях разжимных перьев с приводом их перемещения трением качения, что и обеспечивает при одинаковом моменте усилия затяжки более жесткое закрепление опорной штанги на изделии, возможность увеличения усилия резания при обработке, а значит и производительность работ. Повышение надежности и жесткости закрепления устройства на изделии обеспечивает и повышение качества обработки торцов, а значит повышение качества изготовления или ремонтных работ.

Источники информации, принятые во внимание:
1. Авторское свидетельство СССР N 1404181, кл. B 23 B 5/16, 1974 г.

2. Проспект фирмы ДЖИ.БИ.ЧИ.Индастриал Тулз С.Р.Л. (GBC JNDASTRIAL TOOLS s. r. 1.) "Пневматические фаскоснимающие станки для разносредных труб", 1993 г., стр. 9-10.

Claims (3)

1. Устройство для обработки торцовых поверхностей трубчатых изделий, содержащее смонтированные в общем корпусе двигатель с редуктором, полый выходной вал которого снабжен головкой для закрепления режущего инструмента, механизм фиксации устройства относительно обрабатываемого изделия по внутренней цилиндрической поверхности последнего, включающий опорную штангу в виде полого цилиндра, проходящую по оси полого выходного вала редуктора, у рабочего конца которой выполнены продольные радиальные прорези и в них размещены разжимные перья, а противоположный конец связан с корпусом при обеспечении возможности возвратно-поступательного перемещения последней по опорной штанге, проходящий по оси опорной штанги центральный стержень, взаимодействующий одним концом с разжимными перьями, а вторым связанный с приводом его перемещения, и механизм продольной подачи корпуса двигателя с редуктором по опорной штанге, отличающийся тем, что взаимодействующий с разжимными перьями конец центрального стержня выполнен меньшего диаметра с резьбовым участком от конца и на нем последовательно размещены с возможностью относительного перемещения по стержню цилиндрическая втулка с одним конусным торцом, обращенным к концу стержня по меньшей мере одна промежуточная втулка с двумя конусными торцами и одна втулка с одним конусным торцом, обращенным к промежуточной втулке, соединенная с концом стержня по резьбе и зафиксированная от поворота в опорной штанге на ее конце, а разжимные перья выполнены с поперечными вырезами на внутренней опорной поверхности и установлены на шариках, размещенных в углублениях между встречными конусными торцами смежных втулок и упомянутых вырезов на внутренней опорной поверхности разжимных перьев, и прижаты к шарикам упругими элементами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные упругие элементы выполнены в виде отрезков из пружинной ленты, закреплены одним концом на опорной штанге у обоих концов каждой продольной прорези в ней, а вторым концом прижаты к выступающим из прорезей концам разжимных перьев, выполненным с заплечиками или лысками под указанные упругие элементы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет общий маховик привода механизма фиксации и механизма подачи, установленный на заднем конце центрального стержня, выполненном с граненной головкой, периметр которой в нормальном сечении имеет форму многоугольника, описанного вокруг сечения центрального стержня, при этом втулка маховика с одного торца выполнена с осевым цилиндрическим гнездом, диаметр которого несколько больше диаметра конца опорной штанги, глубина - в пределах величины продольной подачи, и на этом торце втулки маховика установлены по крайней мере два штифта, а в торце резьбовой втулки механизма продольной подачи выполнены гнезда под указанные штифты, при этом в основании гнезда во втулке маховика выполнено осевое отверстие под граненную головку центрального стержня, на торце которого закреплена ограничительная шайба маховика.