RU2450895C2

RU2450895C2 - Lathe tooling for machining tubes

Info

Publication number: RU2450895C2
Application number: RU2010135723/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Смирнов (RU); Владимир Григорьевич Смирнов; Александр Витальевич Полудин (RU); Александр Витальевич Полудин; Виктор Иванович Зобнин (RU); Виктор Иванович Зобнин; Борис Глебович Крохин (RU); Борис Глебович Крохин; Ольга Анатольевна Воликова (RU); Ольга Анатольевна Воликова
Original assignee: ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА"
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-05-20
Also published as: RU2010135723A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: tooling comprises float chuck mounted on front support spindle on holder arranged on support, expanding mandrel to mount tube by spring creating radial force. Note here that mandrel mounting surface arranged perpendicular to tube axis stays in contact with tube in one plane with cutting tool. Besides, it comprises balls arranged regularly in separator to displace radially resting upon two taper surfaces and to locate tube inner surface. Said balls are integrated with sleeves moving axially relative to each other and mechanism to adjust distance. Note here that said spring is located to adjust axial force and transform it into radial force by said taper surfaces and balls.

EFFECT: higher accuracy of tube fixation and reduced dynamic loads.

4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам токарной обработки изделий и может быть использовано при обработке трубных заготовок и труб для уменьшения их разностенности.The invention relates to devices for turning products and can be used in the processing of pipe billets and pipes to reduce their difference.

Одним из основных критериев, определяющих качество труб, являются допуски на поперечную разностенность труб, требование на которые могут ограничиваться 5-10% и менее от толщины стенки трубы.One of the main criteria for determining the quality of pipes is the tolerance for lateral pipe spacing, the requirement for which may be limited to 5-10% or less of the pipe wall thickness.

Для обеспечения требуемой точности обработки труб приходиться учитывать причины, вызывающие погрешности обработки, которые определяют точность обрабатываемой детали и точность установки и базирования заготовки на станке.To ensure the required accuracy of pipe processing, it is necessary to take into account the causes of processing errors, which determine the accuracy of the workpiece and the accuracy of installation and basing of the workpiece on the machine.

Способ установки и закрепления заготовок на станке выбирают в зависимости от их размеров, жесткости и требуемой точности обработки. Заготовки с отверстием при высоких требованиях к расположению баз и обрабатываемых поверхностей устанавливают на оправках.The method of installing and securing the workpieces on the machine is chosen depending on their size, rigidity and the required processing accuracy. Billets with a hole with high requirements for the location of bases and machined surfaces are mounted on mandrels.

При обработке партии заготовок стремятся сократить потери времени, связанные с выверкой и закреплением заготовки. Для этого применяют механизмы, обеспечивающие одновременную установку заготовки в требуемое для обработки положение и ее зажим.When processing a batch of workpieces, they strive to reduce the time losses associated with the alignment and fixing of the workpiece. For this, mechanisms are used to ensure the simultaneous installation of the workpiece in the position required for processing and its clamp.

Известна оснастка токарного станка для обработки труб, содержащая установленный на шпинделе передней бабки плавающий патрон, прижимное устройство, обеспечивающее постоянный контакт трубы и оправки в направлении действия режущего инструмента, при этом инструмент и опорный ролик оправки установлены напротив друг друга с возможностью синхронного перемещения вдоль оси обрабатываемой трубы, оправка смонтирована на консольной державке, установленной на суппорте, контактирует с внутренней поверхностью трубы тремя вращающимися роликами, два из которых расположены напротив инструмента и имеют фиксированное положение, а третий смещен от плоскости действия инструмента к передней бабке, подпружинен и установлен с возможностью свободного перемещения в радиальном направлении (патент РФ №2364473, МПК B23B 31/00, опубл. 20.08.2009 г.) - прототип.Known snap lathe for processing pipes, containing mounted on the spindle of the headstock floating cartridge, a clamping device that provides constant contact of the pipe and the mandrel in the direction of action of the cutting tool, while the tool and the support roller of the mandrel are installed opposite each other with the possibility of synchronous movement along the axis of the machined pipes, the mandrel is mounted on a cantilever holder mounted on a support, is in contact with the inner surface of the pipe by three rotating rollers, of which are located opposite the tool and have a fixed position, and the third is offset from the plane of action of the tool to the headstock, spring-loaded and mounted with the possibility of free movement in the radial direction (RF patent No. 2364473, IPC B23B 31/00, published on 08.20.2009 .) is a prototype.

Для быстрой переналадки инструмента при механической обработке труб, отличающихся по внутреннему диаметру на значительную величину, оправка выполнена сборной с быстросъемной инструментальной головкой, которая закреплена осевым винтом на конусной базе оправки.For quick readjustment of the tool during machining of pipes that differ in size by a significant amount, the mandrel is made by a team with a quick-detachable tool head, which is fixed with an axial screw on the conical base of the mandrel.

Данной оправке присущ существенный недостаток, заключающийся в том, что радиальное разжимное усилие между оправкой и трубой передается одним роликом, который обкатывается по внутренней поверхности трубы, геометрические размеры которой, особенно не прошедшей механическую обработку, имеют значительные погрешности. Поэтому в процессе эксплуатации возникают значительные динамические нагрузки в системе, приводящие к вибрациям, к неточностям базирования детали, а следовательно к снижению точности механической обработки, местным нестабильным деформациям и быстрому износу приспособления. Кроме того из-за ограничений, накладываемых внутренним диаметром трубы, в данной конструкции ограничены размеры пружины, что не позволяет использовать пружины с большей потенциальной энергией.This mandrel has a significant drawback, namely, that the radial expanding force between the mandrel and the pipe is transmitted by one roller, which is rolled around the inner surface of the pipe, the geometric dimensions of which, especially not machined, have significant errors. Therefore, during operation, significant dynamic loads arise in the system, leading to vibrations, to inaccuracies in the base of the part, and therefore to a decrease in the accuracy of machining, local unstable deformations and rapid wear of the device. In addition, due to the restrictions imposed by the inner diameter of the pipe, the dimensions of the spring are limited in this design, which does not allow the use of springs with greater potential energy.

Задачей изобретения является получение точности закрепления обрабатываемого изделия, снижение ударных динамических нагрузок, создание необходимых разжимных усилий.The objective of the invention is to obtain the accuracy of fixing the workpiece, reducing shock dynamic loads, creating the necessary expanding forces.

Технический результат заключается в равномерном распределении усилий закрепления, при которых значительно нивелируются внутренние геометрические погрешности поверхности трубы, использовании пружины с необходимой потенциальной энергией, размеры которой не ограничены внутренним диаметром трубы.The technical result consists in a uniform distribution of the fixing forces, at which the internal geometric errors of the pipe surface are significantly leveled, using a spring with the necessary potential energy, the dimensions of which are not limited by the inner diameter of the pipe.

Указанный технический результат достигается тем, что оснастка токарного станка для обработки труб, содержащая установленный на шпинделе передней бабки плавающий патрон и смонтированную на консольной державке, установленной на суппорте, разжимную оправку, на которой базируется по внутренней поверхности труба, при этом базовая поверхность оправки контактирует с трубой в одной плоскости с режущим инструментом, проходящей перпендикулярной оси трубы, она снабжена предназначенными для базирования внутренней поверхности трубы шариками, равномерно установленными в сепараторе, имеющими возможность перемещения в радиальном направлении с опорой на две конусные поверхности, конструктивно объединенные с втулками, имеющими возможность свободного перемещения относительно друг друга в осевом направлении и механизмом для регулирования расстояния, при этом указанная пружина установлена посредством пружины, создающей усилие в радиальном направлении с возможностью регулирования осевого усилия и преобразования его в радиальное посредством указанных конусных поверхностей и шариков.The specified technical result is achieved by the fact that the rigging of the lathe for processing pipes containing a floating chuck mounted on the spindle of the headstock and mounted on a cantilever holder mounted on a support, an expanding mandrel on which the pipe is based on the inner surface, while the base surface of the mandrel is in contact with the pipe in the same plane with the cutting tool passing perpendicular to the axis of the pipe, it is equipped with balls intended for basing the inner surface of the pipe, p uniformly installed in the separator, having the ability to move in the radial direction, supported by two conical surfaces, structurally combined with bushings that have the ability to move freely relative to each other in the axial direction and a mechanism for adjusting the distance, while the specified spring is installed by means of a spring that creates a force radial direction with the possibility of adjusting the axial force and converting it to radial by means of these conical surfaces and Ricks.

Работа устройства поясняется с помощью приведенных схем.The operation of the device is illustrated using the above diagrams.

Фиг.1 - общий вид оснастки.Figure 1 - General view of the snap.

Фиг.2 - сечение А-А (фиг.1).Figure 2 - section aa (figure 1).

Фиг.3 - узел Б (фиг.1).Figure 3 - node B (figure 1).

На схемах в сквозной нумерации обозначены позиции элементов изделия.In the diagrams in the continuous numbering, the positions of the elements of the product are indicated.

Плавающий патрон 1 установлен в шпинделе передней бабки 2. На кронштейн 3, который установлен на суппорте 4, крепится державка 5 с закрепленной в ней оправкой 6. Оправка состоит из корпуса 7, в которой размещена подвижная в осевом направлении ось 8, на которой установлена втулка 9 с конусной поверхностью 10. В корпусе закреплена втулка 11 с конусной поверхностью 12. Поверхности 11 и 12 образуют конусную канавку, в которой установлены шарики 13, шарики фиксируются сепаратором 14. На оси 8 установлена пружина 16, натяг которой регулируется механизмом 15, регулирующим натяг пружины 16. При установке трубы на приспособление нагрузка на пружину снимается, при этом расстояние между конусными поверхностями 10 и 12 увеличивается, соответственно шарики утапливаются в конусную канавку и труба 17 свободно устанавливается на оправку. Затем с помощью воротка 18 механизмом 15 обеспечивается необходимое расстояние выступания шариков, обеспечивающие их контакт с внутренней поверхностью трубы 17 и необходимое радиальное прижимное усилие. Осевое усилие пружины посредством конусных поверхностей 10 и 12 трансформируется в радиальное. Режущий инструмент 19 устанавливается в плоскости, которая проходит перпендикулярно оси трубы и совпадает с плоскостью контакта шариков 13 и трубы 17. Производится обработка одной половины трубы, затем снимают нагрузку на пружину, что приводит к снятию радиальной нагрузки, шарики смещаются к оси оправки и производится снятие трубы. Обработку второй половины трубы производят аналогично.The floating cartridge 1 is installed in the spindle of the headstock 2. On the bracket 3, which is mounted on the support 4, a holder 5 is fastened with a mandrel 6 fixed therein. The mandrel consists of a housing 7 in which an axially movable axis 8 is mounted on which the sleeve is mounted 9 with a conical surface 10. A sleeve 11 with a conical surface 12 is fixed in the housing. The surfaces 11 and 12 form a conical groove in which the balls 13 are installed, the balls are fixed by a separator 14. A spring 16 is installed on the axis 8, the tension of which is regulated by the mechanism 15, adjustable the spring tension 16. When installing the pipe on the fixture, the spring load is removed, while the distance between the conical surfaces 10 and 12 increases, respectively, the balls are recessed into the conical groove and the pipe 17 is freely mounted on the mandrel. Then, with the help of the winch 18, the mechanism 15 provides the necessary distance for the balls to protrude, ensuring their contact with the inner surface of the pipe 17 and the necessary radial clamping force. The axial force of the spring through the conical surfaces 10 and 12 is transformed into radial. The cutting tool 19 is installed in a plane that runs perpendicular to the axis of the pipe and coincides with the contact plane of the balls 13 and pipe 17. One half of the pipe is processed, then the spring is removed, which removes the radial load, the balls are displaced to the mandrel axis and removed pipes. Processing the second half of the pipe is carried out similarly.

Высокая точность центрирования детали обеспечивается за счет равномерного и одинакового перемещения для всех шариков в радиальном направлении. Равномерно прикладываемые разжимные усилия позволили значительно снизить динамические нагрузки, приводящие к вибрации и ударам.High accuracy of centering the part is ensured by uniform and uniform displacement for all balls in the radial direction. Evenly applied expanding forces allowed to significantly reduce dynamic loads, leading to vibration and shock.

Приведенные особенности выполнения оснастка токарного станка для обработки труб по изобретению, а также проведенные испытания показали надежность и преимущества предложенной оснастки. В частности была обработана партия титановых прессованных трубных заготовок в количестве 4 шт. внутренним диаметром от 92 мм, толщиной стенки 10 мм, имеющих начальную разностенность до 4,5 мм. Полученные изделия имеют разностенность 0,3-0,4 мм, что лучше по сравнению с прототипом на 25-45%.The above features of the implementation of the tooling of the lathe for processing pipes according to the invention, as well as the tests showed the reliability and advantages of the proposed tooling. In particular, a batch of 4 titanium pressed tube blanks was processed. with an internal diameter of 92 mm, a wall thickness of 10 mm, having an initial difference of up to 4.5 mm. The resulting products have a difference of 0.3-0.4 mm, which is better than the prototype by 25-45%.

Claims

Tooling for a pipe turning lathe, comprising a floating chuck mounted on the headstock spindle and mounted on a holder mounted on a support, an expandable mandrel designed to base the pipe by means of a spring that creates a radial force, with the base surface of the mandrel extending perpendicular to the axis of the pipe axis , in contact with the pipe in the same plane with the cutting tool, characterized in that it is equipped with designed for basing the inner surface of the ball pipe and evenly installed in the separator, having the ability to move in the radial direction, supported by two conical surfaces, structurally combined with bushings that can freely move relative to each other in the axial direction, and a mechanism for adjusting the distance, while the specified spring is installed with the possibility of regulation axial forces and converting it to radial by means of said conical surfaces and balls.