RU2546953C1

RU2546953C1 - Device to fix non-rigid workpieces

Info

Publication number: RU2546953C1
Application number: RU2014111772/02A
Authority: RU
Inventors: Владислав Петрович Алешин
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: device to fix non-rigid workpieces comprises a casing fitted by a supporting surface aimed at the installation of a workpiece by its base surface and its further fixation. It is fitted by supports which are mounted in the casing, able of contacting with the base surfaces of the workpiece and are spring-loaded in relation to the casing. There is a groove in the supports and one of its surfaces is inclined, the device is equipped by a mechanism to fix the supports in working position, the mechanism is made as movable wedges which are installed in the casing and are spring-loaded in respect to the latter. Every wedge can interact with the inclined surface of the support's groove and is fitted by a roller. The device is equipped by a ring mounted on the casing, able of rotation in respect to it, and spring-loaded in respect to the casing. The ring is provided with grooves having inclined surface being in contact with the wedge rollers.

EFFECT: increased efficiency.

5 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению, а именно к оснастке для металлорежущих станков, и может быть использовано для установки и крепления на металлорежущих станках нежестких крупногабаритных заготовок, например роторных дисков газотурбинных двигателей.The invention relates to machine tools, and in particular to equipment for metal cutting machines, and can be used for installation and fastening on metal cutting machines of non-rigid large-sized blanks, for example rotary disks of gas turbine engines.

Известна вспомогательная подводимая опора, содержащая корпус, в корпусе выполнено цилиндрическое отверстие, в котором установлен опорный элемент, имеющий скос, опирающийся на клин, расположенный в прямоугольном отверстии корпуса. В клине выполнено глухое отверстие, в котором размещена кнопка со сквозным ступенчатым отверстием. С клином жестко соединен стержень с фиксирующей головкой. Между дном глухого отверстия клина и торцевой поверхностью кнопки размещена тарированная пружина сжатия. Кнопка снабжена жестко связанным с ней штоком, который перемещается в отверстии параллельно кнопке и может фиксироваться винтом (см. патент РФ №2056257, кл. B23Q 3/06, 1996 г.).Known auxiliary supply support containing the housing, in the housing there is a cylindrical hole in which a support element is installed, having a bevel resting on a wedge located in the rectangular opening of the housing. A blind hole is made in the wedge, in which a button with a through step hole is placed. A rod with a fixing head is rigidly connected to the wedge. Between the bottom of the blind hole of the wedge and the end surface of the button there is a calibrated compression spring. The button is equipped with a rod rigidly connected to it, which moves in the hole parallel to the button and can be fixed with a screw (see RF patent No. 2056257, class B23Q 3/06, 1996).

В результате анализа известного решения необходимо отметить, что оно относится к вспомогательным средствам и функционирует только в составе основного устройства для крепления деталей, и хотя оно, как и заявленное, предназначено для обеспечения фиксирования нежестких заготовок при их обработке, однако установка на станке двух устройств - основного и вспомогательного, предназначенных для крепления нежестких крупногабаритных заготовок, требует значительного времени для их относительной выверки, отдельного управления каждым из них и не обеспечивает точного положения заготовки при ее установке перед обработкой.As a result of the analysis of the known solution, it should be noted that it relates to auxiliary equipment and functions only as part of the main device for fastening parts, and although it, as stated, is designed to ensure the fixation of non-rigid workpieces during their processing, however, the installation of two devices on the machine the main and auxiliary, intended for fastening non-rigid large-sized blanks, requires considerable time for their relative alignment, separate control of each of them and not bespechivaet exact position of the workpiece when it is installed before processing.

Известно устройство для крепления кольцеобразных нежестких заготовок на шпинделе токарного станка, содержащее корпус, имеющий возможность установки на шпиндель токарного станка, закрепленное на корпусе кольцо, предназначенное для установки подлежащей обработке заготовки. На кольце имеется базовая опорная поверхность, выполненная в виде центровочной канавки для базирования подлежащей обработке заготовки, поджимаемой к кольцу фиксирующими элементами, установленными на диске, связанным с механизмом осевого перемещения.A device is known for attaching ring-shaped non-rigid blanks to a spindle of a lathe, comprising a housing having the ability to be mounted on a spindle of a lathe, a ring fixed to the housing for mounting the workpiece to be processed. On the ring there is a basic supporting surface, made in the form of a centering groove for basing the workpiece to be processed, pressed against the ring by fixing elements mounted on the disk, associated with the axial movement mechanism.

Для осуществления обработки заготовки ее устанавливают в центровочную канавку кольца, что исключает ее смещение в радиальном направлении. Крепят деталь фиксирующими элементами - кулачками, и осуществляют ее обработку (см. патент РФ на полезную модель №42971, кл. B23B 31/02, 2004 г., наиболее близкий аналог).For processing the workpiece, it is installed in the centering groove of the ring, which eliminates its displacement in the radial direction. The part is fixed with fixing elements - cams, and it is processed (see RF patent for utility model No. 42971, class B23B 31/02, 2004, the closest analogue).

В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно обеспечивает базирование заготовки только по одной базовой поверхности, что не позволяет использовать его для крепления заготовок с базирующими поверхностями, расположенными в разных плоскостях, а также использование известного устройства не позволяет вести обработку нежестких крупногабаритных заготовок с высокой точностью и производительностью.As a result of the analysis of the known device, it should be noted that it provides the base of the workpiece only on one base surface, which does not allow it to be used for fastening workpieces with basing surfaces located in different planes, and the use of the known device does not allow the processing of non-rigid large-sized workpieces with high accuracy and performance.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения установки с высокой точностью нежестких тонкостенных заготовок больших габаритов, содержащих несколько базовых поверхностей, которые расположены на разных уровнях, а также повышение точности и производительности обработки.The technical result of the present invention is to expand the functionality of the device by providing high precision installation of non-rigid thin-walled billets of large dimensions containing several base surfaces that are located at different levels, as well as improving the accuracy and productivity of processing.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для крепления нежестких заготовок, содержащем корпус, на котором имеется опорная поверхность, предназначенная для установки базовой поверхностью заготовки с последующим ее креплением, новым является то, что устройство оснащено опорами, установленными в корпусе с возможностью контакта с базовыми поверхностями заготовки, подпружиненными относительно корпуса, в опорах выполнен паз, одна из поверхностей которого выполнена наклонной, причем устройство оснащено механизмом фиксации опор в рабочем положении, выполненным в виде установленных в корпусе с возможностью перемещения и подпружиненных относительно него клиньев, каждый из клиньев имеет возможность взаимодействия с наклонной поверхностью паза опоры и оснащен роликом, при этом устройство снабжено кольцом, установленным на корпусе с возможностью поворота относительно него и подпружиненным относительно корпуса, в кольце выполнены пазы, имеющие наклонную поверхность, контактирующую с роликами клиньев.The specified technical result is ensured by the fact that in the device for fastening non-rigid workpieces containing a body on which there is a supporting surface for mounting the base surface of the workpiece with its subsequent fastening, it is new that the device is equipped with supports installed in the body with the possibility of contact with the base surfaces of the workpiece, spring-loaded relative to the body, have a groove in the supports, one of the surfaces of which is made inclined, and the device is equipped with a mechanism ohm of fixing the supports in the working position, made in the form of wedges installed in the housing with the possibility of movement and spring-loaded relative to it, each wedge has the ability to interact with the inclined surface of the support groove and is equipped with a roller, while the device is equipped with a ring mounted on the housing with the possibility of rotation relative to him and spring-loaded relative to the housing, grooves are made in the ring having an inclined surface in contact with the rollers of the wedges.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials on which:

- на фиг. 1 - устройство для крепления нежестких заготовок, вид в плане;- in FIG. 1 - device for fastening non-rigid workpieces, plan view;

- на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1;- in FIG. 2 is a section AA in FIG. one;

- на фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг. 1;- in FIG. 3 - section BB in FIG. one;

- на фиг. 4 - сечение В-В по фиг. 3;- in FIG. 4 is a section BB of FIG. 3;

- на фиг. 5 - сечение Г-Г по фиг. 3.- in FIG. 5 is a section GG of FIG. 3.

Ниже будет раскрыта конструкция устройства для крепления нежесткой крупногабаритной тонкостенной заготовки - диска газотурбинного двигателя. Данная заготовка имеет несколько базовых плоскостей, которые расположены на разных уровнях. Для облегчения понимания сущности заявленного решения внешнюю кольцевую базовую плоскость заготовки обозначим как «Д», среднюю кольцевую базовую плоскость обозначим как «Е», внутреннюю кольцевую базовую плоскость обозначим как «Ж». Для соответствующих опорных поверхностей устройства, предназначенных для установки на них базовых плоскостей «Д», «Е», «Ж» заготовки, приняты аналогичные обозначения.Below will be disclosed the design of a device for mounting a non-rigid large-sized thin-walled workpiece - a disk of a gas turbine engine. This workpiece has several base planes that are located at different levels. To facilitate understanding of the essence of the claimed solution, we denote the outer ring base plane of the workpiece as “D”, the middle ring base plane as “E”, and the inner ring base plane as “F”. For the corresponding supporting surfaces of the device intended for installation on them of the base planes "D", "E", "G" of the workpiece, the same designations are adopted.

Проблемой базирования таких заготовок являлось то, что при установке их в устройство практически невозможно было обеспечить в процессе обработки постоянный контакт базовых поверхностей заготовки с опорными поверхностями устройства. Для решения данной проблемы и разработано заявляемое устройство для крепления нежестких заготовок. Естественно, что данное устройство может быть использовано и для крепления иных сходных по типу базирования заготовок.The problem of basing such blanks was that when they were installed in the device it was practically impossible to ensure constant contact between the base surfaces of the workpiece and the supporting surfaces of the device during processing. To solve this problem, the inventive device for fastening non-rigid workpieces has been developed. Naturally, this device can also be used for fastening other workpieces similar in type of basing.

Устройство для крепления нежестких заготовок состоит из корпуса 1, который может быть выполнен различным образом. Выполнение корпуса зависит от типа станка, на который предполагается устанавливать устройство. Так, например, для установки на шпиндель токарного станка корпус выполняют в виде планшайбы с центральным базирующим отверстием, которым оно монтируется на шпиндель станка. В случае необходимости установки приспособления на столе расточного или сверлильного станка на корпусе выполняют места (не показаны) для установки устройства на столе данных станков с последующей его фиксацией.A device for attaching non-rigid workpieces consists of a housing 1, which can be made in various ways. The execution of the housing depends on the type of machine on which the device is supposed to be installed. So, for example, for mounting on a spindle of a lathe, the body is made in the form of a face plate with a central base hole, with which it is mounted on the spindle of the machine. If it is necessary to install the device on the table of a boring or drilling machine on the body, places (not shown) are made for installing the device on the table of these machines with its subsequent fixation.

На торце корпуса 1 имеется кольцевая опорная поверхность «Д», предназначенная для установки заготовки по ее базовой поверхности «Д». Для установки заготовки по базовым поверхностям «Е» и «Ж» в устройстве предусмотрены расположенные по окружностям в радиальных расточках корпуса опоры 2. Естественно, что диаметры окружностей, по размеру которых расположены опоры, выбираются таким образом, чтобы при установке заготовки в приспособление, ее базовые поверхности «Е» и «Ж» располагались напротив опор 2. Опорная поверхность «Д», установочные поверхности «Е» и «Ж» опор 2 находятся на разных уровнях по отношению к торцу корпуса. Опоры 2 конструктивно идентичны. Каждая из опор 2 имеет бурт 3, размещенный в расточке корпуса 1. В каждой из опор выполнен паз 4, одна из поверхностей которого выполнена наклонной. Каждая из опор подпружинена относительно корпуса пружиной 5, упирающейся в установленную в расточке корпуса шайбу 6 (см. фиг. 4). Усилие каждой пружины 5 должно быть достаточным для поджима опоры к базовой поверхности заготовки, но оно не должно приводить к деформации заготовки. Расчет усилия поджима пружин 5 осуществляется известным образом и не представляет сложностей для специалистов.At the end of the housing 1 there is an annular supporting surface "D", designed to install the workpiece on its base surface "D". To install the workpiece on the base surfaces "E" and "G" in the device provided are located around the circumference in the radial bore of the body of the support 2. Naturally, the diameters of the circles, the size of which the supports are located, are selected so that when installing the workpiece in the device, it the base surfaces “E” and “F” were located opposite the supports 2. The supporting surface “D”, the mounting surfaces “E” and “Zh” of the supports 2 are at different levels with respect to the end of the housing. Supports 2 are structurally identical. Each of the supports 2 has a collar 3 located in the bore of the housing 1. In each of the supports, a groove 4 is made, one of the surfaces of which is made inclined. Each of the supports is spring-loaded relative to the housing by a spring 5, abutting against the washer 6 installed in the housing bore (see Fig. 4). The force of each spring 5 should be sufficient to clamp the support to the base surface of the workpiece, but it should not lead to deformation of the workpiece. The calculation of the pressing force of the springs 5 is carried out in a known manner and is not difficult for specialists.

Бурт 3 препятствует выпадению опоры 2 из гнезда планшайбы.Burt 3 prevents the support 2 from falling out of the faceplate socket.

В корпусе 1 выполнены радиальные сходящиеся к центральной оси корпуса отверстия (позицией не обозначены), число которых равно количеству опор 2. В каждом из отверстий корпуса, преимущественно, компланарно, с возможностью перемещения расположен клин 7. Клин 7 имеет возможность захода в паз 4 опоры и взаимодействия с ее наклонной поверхностью для образования клиновой пары. Конструктивно клинья 7 идентичны друг другу. Каждый из клиньев содержит бурт 8, на который торцом опирается пружина сжатия 9. Усилие пружины 9 выбирается известным образом и должно быть достаточным для перемещения клина 7. Противоположный торец пружины сжатия 9 опирается в запорное кольцо 10, зафиксированное на корпусе 1.In the housing 1 there are made radial holes converging to the central axis of the housing (not indicated by the position), the number of which is equal to the number of supports 2. In each of the housing openings, a wedge 7 is located mainly with the possibility of movement. Wedge 7 has the ability to enter the support groove 4 and interacting with its inclined surface to form a wedge pair. Structurally, the wedges 7 are identical to each other. Each of the wedges contains a collar 8, on which the compression spring 9 rests. The force of the spring 9 is selected in a known manner and should be sufficient to move the wedge 7. The opposite end of the compression spring 9 rests on the locking ring 10 fixed on the housing 1.

На хвостовой части клина 7 имеется ролик 11, который выполнен с возможностью периодического взаимодействия с наклонной поверхностью паза 12, выполненного в кольце 13.On the tail of the wedge 7 there is a roller 11, which is made with the possibility of periodic interaction with the inclined surface of the groove 12, made in the ring 13.

Кольцо 13 смонтировано на корпусе 1 с возможностью ограниченного поворота относительно него и подпружинено относительно корпуса пружинами 14. Величина поворота кольца относительно корпуса определяется длиной паза «И», выполненного на корпусе 1. В пазу размещен упор 15, закрепленный на кольце 13. Конструкция устройства может предусматривать несколько пазов «И», равномерно выполненных по наружной поверхности корпуса, в каждом из которых расположен упор 15. На наружной образующей кольца 13 имеются места (отверстия и/или выступы не показаны) для облегчения его поворота относительно корпуса и удержания в повернутом положении.The ring 13 is mounted on the housing 1 with the possibility of limited rotation relative to it and is spring-loaded relative to the housing by springs 14. The rotation of the ring relative to the housing is determined by the length of the groove "I" made on the housing 1. A stop 15 is placed in the groove mounted on the ring 13. The device may provide for several grooves "And" evenly made on the outer surface of the housing, in each of which there is a stop 15. On the outer generatrix of the ring 13 there are places (holes and / or protrusions not shown) for relieving its rotation relative to the body and holding it in a turned position.

Кольцо 13, наклонная поверхность паза 12, ролик 11 клина 7 и, собственно, клин образуют механизм фиксации опор 2 в рабочем положении.The ring 13, the inclined surface of the groove 12, the roller 11 of the wedge 7 and, in fact, the wedge form a mechanism for fixing the supports 2 in the working position.

Устройство для крепления нежестких заготовок работает следующим образом.A device for attaching non-rigid workpieces works as follows.

Для работы устройство монтируют, например, на шпиндель токарного станка. Перед установкой заготовки в устройство за выполненные на кольце места поворачивают кольцо 13 относительно корпуса 1 на угол, определенный длиной паза «И», и удерживают его в этом положении. Для удобства работы и облегчения удержания кольца в данном положении на корпусе 1 может быть предусмотрена защелка (не показана). При повороте кольца 13 наклонная поверхность пазов 12 взаимодействует с роликами 11 клиньев и выводит клинья 7 из пазов 4 опор 2, освобождая их. В результате все опоры 2 под действием пружин 5 одновременно выводятся в рабочее положение из корпуса до контакта буртов 3 с расточками корпуса 1, в которых они расположены. В данном положении опоры 2 максимально выступают над торцевой поверхностью корпуса 1. Заготовку устанавливают базовой поверхностью «Д» на внешнюю кольцевую опорную поверхность «Д» устройства и фиксируют в устройстве крепежными элементами (см. фиг. 2 - крепежные элементы позициями не обозначены).For operation, the device is mounted, for example, on the spindle of a lathe. Before installing the workpiece in the device for the places made on the ring, turn the ring 13 relative to the housing 1 by an angle determined by the length of the groove "And", and hold it in this position. For ease of operation and to facilitate holding the ring in this position, a latch (not shown) may be provided on the housing 1. When the ring 13 is rotated, the inclined surface of the grooves 12 interacts with the rollers 11 of the wedges and leads the wedges 7 out of the grooves 4 of the supports 2, freeing them. As a result, all the supports 2 under the action of the springs 5 are simultaneously brought into the working position from the housing until the collars 3 contact the bores of the housing 1 in which they are located. In this position, the supports 2 protrude as far as possible above the end surface of the housing 1. The workpiece is installed with the base surface “D” on the outer annular supporting surface “D” of the device and fixed in the device with fasteners (see Fig. 2 - fasteners are not indicated by positions).

При контакте заготовки с поверхностью «Д» устройства осуществляется контакт ее базовых поверхностей «Е» и «Ж» с установочными поверхностями опор 2. Учитывая, что опоры 2 подпружинены, при контакте с базовыми поверхностями заготовки, они проседают, обеспечивая контакт с базовыми поверхностями всех опор на всех уровнях, причем усилие пружин подобрано таким образом, что при контакте опор 2 с заготовкой исключается деформация последней.When the workpiece contacts the surface “D” of the device, its base surfaces “E” and “Zh” contact the mounting surfaces of the supports 2. Considering that the supports 2 are spring-loaded, upon contact with the basic surfaces of the workpiece, they sag, providing contact with the base surfaces of all supports at all levels, and the spring force is selected in such a way that when the supports 2 are in contact with the workpiece, deformation of the latter is excluded.

Отпускают кольцо 13, которое под действием пружин 14 поворачивается в рабочее положение (см. фиг. 5) до контакта упоров 15 со стенкой паза «И». При этом наклонные поверхности пазов 12 освобождают ролики 11, и клинья 7 под действием пружин сжатия 9 вводятся в пазы 4 опор 2 и, контактируя с их наклонной поверхностью, фиксируют опоры 2 в рабочем положении. Клинья 7 исключают проседание опор 2, а следовательно, и деформацию тонкостенной заготовки под действием сил резания при ее обработке.The ring 13 is released, which, under the action of the springs 14, rotates to the operating position (see Fig. 5) until the stops 15 contact the groove wall “I”. In this case, the inclined surfaces of the grooves 12 release the rollers 11, and the wedges 7 are inserted into the grooves 4 of the supports 2 under the action of compression springs 9 and, in contact with their inclined surface, fix the supports 2 in the working position. Wedges 7 exclude subsidence of supports 2 and, consequently, deformation of a thin-walled workpiece under the action of cutting forces during its processing.

Заготовка установлена в устройстве. Осуществляют обработку заготовки.The blank is installed in the device. Carry out the processing of the workpiece.

Необходимо также отметить, что в процессе обработки значительно уменьшается вибрация заготовки, так как колебания автоматически демпфируется клиньями.It should also be noted that during processing, the vibration of the workpiece is significantly reduced, since the vibrations are automatically damped by wedges.

Устройство просто и удобно в работе, его конструкция обеспечивает одновременное и гарантированное поджатие всех опор к базовым поверхностям заготовки, что повышает точность и производительность обработки.The device is simple and convenient to use, its design provides simultaneous and guaranteed compression of all supports to the base surfaces of the workpiece, which increases the accuracy and productivity of processing.

Claims

A device for attaching non-rigid workpieces, comprising a housing on which there is a supporting surface for mounting the base surface of the workpiece with its subsequent fastening, characterized in that it is equipped with supports installed in the housing with the possibility of contact with the base surfaces of the workpiece and spring-loaded relative to the housing, this groove is made in the supports, one of the surfaces of which is made inclined, and the device is equipped with a mechanism for fixing the supports in the working position, made in the form wedges mounted in the housing with the ability to move and spring-loaded relative to it, each wedge has the ability to interact with the inclined surface of the support groove and is equipped with a roller, while the device is equipped with a ring mounted on the housing with the possibility of rotation relative to it and spring-loaded relative to the housing, grooves are made in the ring having an inclined surface in contact with the rollers of the wedges.