RU2111089C1

RU2111089C1 - Apparatus for working surfaces of rotary parts

Info

Publication number: RU2111089C1
Application number: RU96103312A
Authority: RU
Inventors: А.И. Нефедов; И.Д. Гебель; А.И. Гольдфарб; В.Н. Воробьев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: working surfaces of rotating parts with stable position of their axis at working process. SUBSTANCE: correction of defective shape of worked part is achieved due to arranging cutting tool by inclination angle limited by angle range of supporting members such as shoes. Shoes and tool are mounted onto common yoke arranged with possibility of rocking in plane normal relative to part rotation axis. EFFECT: enhanced quality of part surfaces. 8 dwg

Description

Изобретение относится к механической обработке поверхностей вращения деталей и устройствам, обеспечивающим такую обработку, и может быть использовано для обработки деталей, у которых ось не имеет постоянного положения в процессе обработки, например для обработки цапф лопаток направляющего аппарата на гидротурбины. Вследствие большого веса и малой жесткости, изменяющейся в течение одного оборота, такие лопатки вращаются с большой нестабильностью положения оси детали (большим радиальным биением). The invention relates to the machining of surfaces of rotation of parts and devices that provide such processing, and can be used to process parts in which the axis does not have a constant position during processing, for example, for processing the trunnion trunnions of guide vanes into hydraulic turbines. Due to the large weight and low stiffness, changing over one revolution, such blades rotate with great instability of the position of the axis of the part (large radial runout).

Известен способ обработки цапф лопаток НА гидротурбин, в котором перед вращением лопатки и подводом инструмента круглый диск закрепляют на пере лопатки соосно с цапфой и устанавливают диск с лопаткой в люнет, который стабилизирует положение оси диска и пера лопатки в процессе обработки и соответственно оси обрабатываемой цапфы лопатки. A known method of processing the trunnions of the blades of the AT turbines, in which before the rotation of the blades and the supply of the tool, the circular disk is fixed to the blade of the blade coaxially with the trunnion and the disk with the blade is installed in the lunette, which stabilizes the position of the axis of the blade and feather of the blade during processing and, accordingly, the axis of the processed trunnion of the blade .

Недостаток способа - необходимость стабилизации оси детали при обработке относительно станка, поскольку радиальное биение при таком способе является причиной большой овальности обработанных цапф. Указанная необходимость стабилизации оси детали обуславливает необходимость использования тяжелых люнеток, трудоемкой и сложной операции установки диска люнета на лопатку соосно с цапфой лопатки. The disadvantage of this method is the need to stabilize the axis of the part during processing relative to the machine, since the radial runout with this method is the reason for the large ovality of the machined trunnions. The indicated need to stabilize the axis of the part necessitates the use of heavy girders, the time-consuming and complex operation of installing the lunette disk on the blade coaxially with the trunnion of the blade.

Кроме того, недостаток способа - ограниченные возможности по обеспечению геометрической точности обработки (круглости) цапф, поскольку круглость обработанной цапфы определяется круглостью диска люнета, зазорами между диском и корпусом люнета. In addition, the disadvantage of this method is the limited ability to ensure geometric accuracy of processing (roundness) of the trunnions, since the roundness of the machined trunnion is determined by the roundness of the backrest disk, the gaps between the disk and the backrest body.

Известно устройство для осуществления способа, представляющее из себя люнет, содержащий корпус с базовой бабитовой поверхностью и установленный в нем с возможностью вращения диск с прорезью под перо лопатки, установочные болты для регулирования положения лопатки в диске. A device for implementing the method is known, which is a lunette, comprising a housing with a base granite surface and a rotatable disk mounted therein with a slot under the feather of the blade, mounting bolts for adjusting the position of the blade in the disk.

Недостатки люнета в том, что он тяжелый, дорогостоящий, сложный в изготовлении и трудоемкий в использовании. The disadvantages of the lunette are that it is heavy, expensive, difficult to manufacture and laborious to use.

Кроме того, как отмечалось выше, в способе при использовании известного люнета некруглость наружной цилиндрической поверхности диска люнета (базовой поверхности) переносится на обрабатываемую поверхность детали, что снижает геометрическую точность обработки (увеличивает некруглость обработанной детали). In addition, as noted above, in the method, when using the known lunette, the non-circularity of the outer cylindrical surface of the lunette disk (base surface) is transferred to the workpiece surface, which reduces the geometric accuracy of processing (increases the non-circularity of the processed part).

Наиболее близким к изобретению является способ механической обработки деталей типа колец и втулок на самоустанавливающихся башмаках, в котором приводят в соприкосновение деталь с башмаками путем подвода детали к башмакам, прижимают деталь ее базовой поверхностью к башмакам за счет смещения оси детали, после чего приводят деталь во вращение и подводят инструмент к обрабатываемой поверхности детали. Closest to the invention is a method of machining parts such as rings and bushings on self-aligning shoes, in which the part is brought into contact with the shoes by supplying the part to the shoes, the part is pressed with its base surface to the shoes by shifting the axis of the part, and then the part is rotated and bring the tool to the workpiece surface.

В этом способе башмаки являются радиальными опорами для обрабатываемой детали. Однако по сравнению с обработкой в люнете (радиальной опоре) с неподвижной опорной поверхностью, как, например, в первом аналоге, такой способ обеспечивает большую геометрическую точность обрабатываемой поверхности за счет слежения формы детали башмаками. In this method, the shoes are radial bearings for the workpiece. However, in comparison with processing in a lunette (radial support) with a fixed supporting surface, as, for example, in the first analogue, this method provides greater geometric accuracy of the processed surface due to tracking the shape of the part with shoes.

Недостаток способа - невозможность его использования, когда в процессе обработки изменяется положение оси обрабатываемой детали из-за неуравновешенности ее массы или из-за геометрической формы оси детали (например коленчатого вала, кривошипа, имеющих ось в виде ломанной линии), так как такое изменение положения оси детали соответственно первому случаю приведет к поломке устройства, второму - делает невозможным обработку по всей длине детали. The disadvantage of this method is the inability to use it when the position of the axis of the workpiece changes during processing due to the imbalance of its mass or due to the geometric shape of the axis of the part (for example, a crankshaft, crank having an axis in the form of a broken line), since such a change in position the axis of the part, respectively, in the first case will lead to damage to the device, the second - makes it impossible to process along the entire length of the part.

Известно устройство для обработки на башмаках, являющееся наиболее близким к изобретению, содержащее блоки самоустанавливающихся башмаков с элементами самоустановки, зафиксированные от перемещения при обработке относительно ставка в радиальном направлении за счет неподвижного соединения блоков башмаков с корпусом, при этом направлении подачи инструмента выбрало в пределах угла расположения башмаков. A device for processing on shoes is known, which is closest to the invention, containing blocks of self-aligning shoes with self-locking elements, fixed from moving during processing relative to the rate in the radial direction due to the fixed connection of the blocks of shoes with the case, while the tool feed direction was selected within the angle of location shoes.

Это устройство в значительной степени исправляет погрешность формы обрабатываемой детали. При этом устройство является опорой для вращающейся детали, так же как и обыкновенный люнет, стабилизируя положение ее базовой поверхности относительно станка и установленного на станке режущего инструмента. (Деталь "сидит" на устройстве, неподвижном относительно станка). This device largely corrects the shape error of the workpiece. In this case, the device is a support for the rotating part, as well as an ordinary rest, stabilizing the position of its base surface relative to the machine and the cutting tool mounted on the machine. (The part "sits" on a device stationary relative to the machine).

Недостаток этого устройства, также как и способа обработки на самоустанавливающихся башмаках, - невозможность его использования для деталей, которые вследствие большого веса и малой жесткости вращаются на токарном станке с большим радиальным биением, как, например, цапфы лопаток на крупных гидротурбин, а также для деталей с неустранимым радиальным биением, обусловленным геометрической формой оси детали. The disadvantage of this device, as well as the method of processing on self-aligning shoes, is the inability to use it for parts that, due to their high weight and low rigidity, rotate on a lathe with large radial runout, such as, for example, trunnion trunnions on large hydraulic turbines, as well as for parts with unrecoverable radial runout due to the geometric shape of the axis of the part.

Задачей изобретения является обеспечение исправления погрешности формы обрабатываемой детали при одновременном обеспечении слежения за радиальным биением оси детали из-за неуравновешенности ее массы или геометрической формы ее оси при ее вращении, т.е. при компенсации указанного радиального биения оси обрабатываемой детали. В результате повышается круглость деталей, имеющих нестабильное положение оси в процессе вращения при обработке. The objective of the invention is to provide correction of the shape error of the workpiece while ensuring tracking of the radial runout of the axis of the part due to the imbalance of its mass or the geometric shape of its axis during its rotation, i.e. when compensating the specified radial runout axis of the workpiece. As a result, the roundness of parts having an unstable position of the axis during rotation during processing increases.

Указанная задача решена в способе механической обработки поверхности вращения детали, содержащем приведение детали и башмаков в соприкосновение, прижим детали и башмаков друг к другу, приведение детали во вращение, подвод инструмента радиально к обрабатываемой поверхности в пределах угла расположения башмаков, в котором согласно изобретению, башмаки и инструмент монтируют на общей скобе, имеющей возможность качания в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали, и приводят деталь и башмаки в соприкосновение путем подвода скобы к детали, прижимают скобу с башмаками к вращающейся детали с заданным усилием, подпружинивая скобу относительно суппорта станка затем инструмент подводят к обрабатываемой детали, перемещая инструмент относительно скобы. Задача изобретения, решена также в устройстве для механической обработки поверхности вращения детали, содержащем башмаки, в котором направление подачи инструмента выбрано в пределах угла расположения башмаков и которое согласно изобретению имеет скобу, несущую башмаки и режущий инструмент, упругий подвес, содержащий основание, предназначенное для закрепления в держателе суппорта стана, и стойку, связанную с основанием упругой в направлении к обрабатываемой детали связью, например пластинчатой пружиной, при этом скоба закреплена на стойке подвеса шарнирно, ось шарнира размещена параллельно оси вращения детали. This problem is solved in a method of machining a surface of rotation of a part, comprising bringing the part and shoes into contact, pressing the part and shoes to each other, bringing the part into rotation, bringing the tool radially to the surface to be machined within the angle of the shoes, in which according to the invention, the shoes and the tool is mounted on a common bracket that can swing in a plane perpendicular to the axis of rotation of the part, and bring the part and shoes into contact by bringing the bracket to hoists, with clamp shoes are pressed to the rotating portion with a predetermined force with respect to the caliper bracket podpruzhinivaya machine tool is then fed to the workpiece by moving the tool relative to the bracket. The objective of the invention is also solved in a device for machining the surface of rotation of the part containing the shoes, in which the direction of supply of the tool is selected within the angle of the shoes and which according to the invention has a bracket carrying the shoes and a cutting tool, an elastic suspension containing a base for fixing in the holder of the caliper of the mill, and the rack connected with the base elastic in the direction of the workpiece by a bond, such as a leaf spring, while the bracket is fixed to hinge suspension articulated, the axis of the hinge is parallel to the axis of rotation of the part.

В предложенных способе и устройство скоба упруго прижата к валу и имеет возможность качания в плоскости, перпендикулярной оси вращения обрабатываемой детали, в результате компенсируется радиальное биение вращающейся детали и обеспечен постоянный контакт башмаков с обрабатываемой деталью. В результате круглость обработанной детали не зависит от точности вращения шпинделя (если заготовка крепится в патроне) и стабильности положения оси обрабатываемой детали (если заготовка обрабатывается в центрах). In the proposed method and device, the bracket is elastically pressed against the shaft and has the ability to swing in a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece, as a result, the radial runout of the rotating part is compensated and the shoes are in constant contact with the workpiece. As a result, the roundness of the machined part does not depend on the accuracy of the spindle rotation (if the workpiece is mounted in the chuck) and the stability of the axis position of the workpiece (if the workpiece is machined in the centers).

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, станка и обрабатываемой детали; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 3; на фиг. 5 - группа элементов по фиг. 3; на фиг. 6 и 7 - модификация элементов по фиг. 5; на фиг. 8 - подвес устройства в косоугольной проекции. In FIG. 1 shows a General view of the device, machine tool and workpiece; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. one; in FIG. 4 is a view along arrow B in FIG. 3; in FIG. 5 is a group of elements of FIG. 3; in FIG. 6 and 7 - modification of the elements of FIG. 5; in FIG. 8 - suspension device in an oblique projection.

Устройство для механической обработки поверхности вращения детали содержит скобу 1, несущую самоустанавливающиеся башмаки 2 и 3, связанные со скобой осями 4 с возможностью качания относительно скобы 1. В пазу 5 скобы 1, выполненном с направляющими, размещая контактирующий с направляющими паза 5 ползун 6, на котором закрепления резец 7 или 8. Устройство содержит также упругий П-образные подвес, образованный стойкой 9 и основанием 10, предназначенным для крепления в резцедержателе 11 суппорта 12 станка. Основание 10 и стойка 9 связаны друг с другом таррированной плоской пружиной 13 в направлении к обрабатываемой детали, например к лопатке НА, содержащей перо 14 лопатки с подлежащими обработке шейкой 15 и шеек 16 и 17 цапф. Скоба 1 связана шарнирно на оси 18 со стойкой 9 подвеса. Ось 18 размещена в расточке 19 стойки 9 параллельно оси вращения обрабатываемой детали. Стойка 9 и основание 10 могут быть связаны шарниром и пружиной. The device for machining the surface of rotation of the part contains a bracket 1, carrying self-aligning shoes 2 and 3, connected to the bracket by axles 4 with the possibility of swinging relative to the bracket 1. In the groove 5 of the bracket 1, made with guides, placing the slider 6 in contact with the guides of the groove 5, on which fastening the cutter 7 or 8. The device also contains an elastic U-shaped suspension formed by the stand 9 and the base 10, intended for mounting in the tool holder 11 of the caliper 12 of the machine. The base 10 and the stand 9 are connected to each other by a tarry flat spring 13 in the direction of the workpiece, for example, to the blade AT containing the blade 14 of the blade with the neck 15 and the pins 16 and 17 to be machined. The bracket 1 is pivotally connected on the axis 18 with the rack 9 of the suspension. The axis 18 is placed in the bore 19 of the rack 9 parallel to the axis of rotation of the workpiece. The stand 9 and the base 10 can be connected by a hinge and a spring.

Для отвода башмаков 2 и 3 и резца 7 (8) от поверхности цапфы 15 (или 14) подвес имеет резьбовой винт 20 с головкой 21, а для точного отсчета натяга пружины 13 - индикатор 22. To remove the shoes 2 and 3 and the cutter 7 (8) from the surface of the trunnion 15 (or 14), the suspension has a threaded screw 20 with a head 21, and for accurate counting of the spring interference 13 - indicator 22.

Для перемещения ползуна 6 с резцом 7 (8) относительно скобы 1 она снабжена ходовым винтом 23 с маховиком 24. Для точного отсчета этих перемещений резца 7 (8) ползун 6 несет палец 25, с которым взаимодействует индикатор 26. To move the slider 6 with the cutter 7 (8) relative to the bracket 1, it is equipped with a lead screw 23 with a flywheel 24. For an accurate count of these movements of the cutter 7 (8), the slider 6 carries a finger 25 with which the indicator 26 interacts.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Монтируют башмаки 2 и 3 резец 7 (8) на общей скобе 1, которая имеет возможность качания в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали за счет шарнирного (на оси 4) соединения со стойкой 10. При этом, поскольку основание 9 закрепляют в резцедержателе станка, скоба 1 за счет упругих деформаций пружины 13 имеет возможность перемещений относительно суппорта 12. Для обработки, например, шейки 16 цапфы поперечной подачей суппорта 12 подают скобу 1 к детали до плотного касания башмаков 2 и 3 с базовой поверхностью вращающейся шейки 16 цапфы. При этом индикатор 22 показывает величину, близкую к радиальному биению шейки 16 цапфы относительно суппорта 12 станка. Продолжая подавать суппорт к шейке 16, увеличивают деформацию (сжимают) пружины 13, обеспечивая прижим башмаков 2 и 3 к базовой поверхности шейки 16 с заданным усилием. При этом, наблюдая за индикатором 22, деформируют пружину 13 на требуемую величину, обеспечивающую постоянное усилие прижима башмаков 2 и 3 к шейке 16 в процессе обработки. Затем, вращая маховик 24, подают резец 7 (8) до касания с шейкой 16, перемещая его относительно скобы 1, и устанавливают глубину резания вращением маховика 24. После чего включают продольную подачу суппорта станка. Так как скоба упруго прижата пружиной 13 к шейке 16, то нестабильность центра профиля ее поперечного сечения относительно суппорта станка не будет оказывать влияния на характер касания резца с обрабатываемой поверхностью шейки. Характер касания резца зависит в процессе обработки только от формы профиля поперечного сечения, которую отслеживают самоустанавливающиеся башмаки 2 и 3 и скоба 1. The shoes 2 and 3 are mounted on the cutter 7 (8) on a common bracket 1, which has the ability to swing in a plane perpendicular to the axis of rotation of the part due to the articulated (on axis 4) connection with the stand 10. Moreover, since the base 9 is fixed in the tool holder, the bracket 1 due to the elastic deformations of the spring 13 has the ability to move relative to the caliper 12. For processing, for example, the journal 16 of the pin by the lateral feed of the caliper 12, the bracket 1 is fed to the part until the shoes 2 and 3 are firmly in contact with the base surface of the rotating journal 16 of the journal. When this indicator 22 shows a value close to the radial runout of the neck 16 of the journal relative to the support 12 of the machine. Continuing to feed the caliper to the neck 16, increase the deformation (compress) of the spring 13, providing pressure shoes 2 and 3 to the base surface of the neck 16 with a given force. At the same time, observing the indicator 22, the spring 13 is deformed by the required amount, which provides a constant clamping force of the shoes 2 and 3 to the neck 16 during processing. Then, turning the flywheel 24, serves the cutter 7 (8) until it touches the neck 16, moving it relative to the bracket 1, and set the cutting depth by rotating the flywheel 24. Then, the longitudinal feed of the machine support is turned on. Since the bracket is elastically pressed by the spring 13 to the neck 16, the instability of the center of the profile of its cross section relative to the support of the machine will not affect the nature of the contact of the cutter with the machined surface of the neck. The nature of the touch of the cutter during processing only depends on the shape of the cross-sectional profile, which is tracked by the self-aligning shoes 2 and 3 and the bracket 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Основание 10 закрепляет в резцедержателе 11 так, чтобы башмаки 2 и 3 лежали в плоскости, перпендикулярной оси шейки 17 цапфы 15. Поперечной подачей суппорта обеспечивают плотный контакт башмаков 2 и 3 с шейкой 17 и деформируют пружину 12 на заданную величину при вращении шейки 17 цапфы 15. Подают резец 7 (8) до касания с шейкой 17 и устанавливают глубину резания вращением маховика 24, включают продольную подачу станка. The base 10 is fixed in the tool holder 11 so that the shoes 2 and 3 lie in a plane perpendicular to the axis of the neck 17 of the pin 15. The transverse feed of the support ensures tight contact of the shoes 2 and 3 with the neck 17 and deform the spring 12 by a predetermined amount when the neck 17 of the pin 15 is rotated 15 The cutter 7 (8) is fed until it touches the neck 17 and the cutting depth is set by rotation of the flywheel 24, the longitudinal feed of the machine is turned on.

Во время обработки шеек цапф, например шейки 16 цапфы, башмаки 2 и 3 идут по этой шейке перед резцом 7, их прижатие обеспечивается упругими деформациями пружины 13. During the processing of the journals of the pins, for example the pins 16 of the pins, shoes 2 and 3 go along this neck in front of the cutter 7, their pressing is ensured by elastic deformations of the spring 13.

Резец 8 обеспечивает возможность обработки шейки 16 до торца пера 14 лопатки, в этом случае башмаки 2 и 3 идут за резцом 8 по обработанной поверхности шейки 16. Cutter 8 provides the possibility of processing the neck 16 to the end of the feather 14 of the scapula, in this case the shoes 2 and 3 follow the cutter 8 along the machined surface of the neck 16.

Во время обработки башмаки 2 и 3 идут вдоль шейки 16, отслеживая форму обработанной поверхности и обеспечивая существенное уменьшение погрешностей формы изделия. При этом скоба 1 качается относительно оси 18, которая, в свою очередь, перемещается вместе со скобой 1 вдоль основания 10 благодаря упругим деформациям пружины 13, в результате компенсируется радиальное биение оси шейки 17 из-за неуравновешенной массы лопатки НА. During processing, shoes 2 and 3 go along the neck 16, tracking the shape of the treated surface and providing a significant reduction in the errors in the shape of the product. In this case, the bracket 1 swings relative to the axis 18, which, in turn, moves along with the bracket 1 along the base 10 due to the elastic deformations of the spring 13, as a result of which the radial runout of the axis of the neck 17 is compensated due to the unbalanced mass of the HA blade.

Описанный пример осуществления изобретения не ограничивает возможности изобретения. Для специалистов очевидны возможности замены резца 7 (8) иным инструментом, например абразивным, обработки поверхностей вращения не на токарном станке, а, например, на карусельном. Возможна обработка не только деталей типа лопаток НА гидротурбин, но и иных изделий, например обточка или очистка каландровых валов непосредственно на бумагоделательной машине, обработка различных эксцентриковых валов и т.д. Возможна обработка деталей не только цилиндрической формы, но также тел вращения, например, конической и бочкообразной форм. The described embodiment of the invention does not limit the scope of the invention. For specialists, the possibilities of replacing the cutter 7 (8) with another tool, for example, an abrasive one, for treating surfaces of revolution not on a lathe, but, for example, on a carousel, are obvious. It is possible to process not only parts such as blades for hydraulic turbines, but also other products, for example turning or cleaning calender shafts directly on a paper machine, processing various eccentric shafts, etc. It is possible to process parts not only of cylindrical shape, but also of bodies of revolution, for example, conical and barrel-shaped.

Claims

A device for machining the surface of rotation of the part containing the shoes, in which the direction of supply of the tool is selected within the angle of the shoes, characterized in that it has a bearing shoes and a cutting tool bracket, an elastic suspension containing a base for fixing in the toolholder of the caliper of the machine, and a stand connected to the base by an elastic bond towards the workpiece, for example a flat spring, the bracket being pivotally mounted on the suspension strut, the hinge axis schena parallel to the rotation axis of the parts, the instrument is placed in the recess bracket movable along the normal to the machined surface.