RU2706989C1

RU2706989C1 - Device for piercing of shaped holes on turning workstation

Info

Publication number: RU2706989C1
Application number: RU2018130186A
Authority: RU
Inventors: Олег Константинович Украженко; Константин Адамович Украженко
Original assignee: Олег Константинович Украженко; Константин Адамович Украженко
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2019-11-21

Abstract

FIELD: manufacturing technology.

SUBSTANCE: device includes housing 1, in which guide 2 is installed with possibility of axial movement. In guide 2 there is holder 8 kinematically connected to workstation drive 18. With holder 8, threaded rod 9 is rigidly coupled with tool 21 arranged thereon. Tool 21 also interacts with guide 2 by means of locking screw 30 and machined part 24 fixed in tool holder 11. In cartridge 11 nut 10 is installed, in which threaded rod 9 is screwed in, creating a pulling force to tool 21 during processing (piercing) in part 24 of hole 25. Cartridge 11 and nut 10 are stationary at the moment of treatment. After hole 25 is pierced, drive reverse 18 is actuated. Threaded rod 9 is turned out of nut 10, and guide 2 and tool 21 are returned by means of spring 7 into initial position.

EFFECT: broader technological capabilities, higher efficiency and accuracy of processing.

4 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано для прошивки разнопрофильных малогабаритных отверстий различного назначения, а также для операций калибрования и дорнирования. Обработка производится преимущественно на многоцелевых станках токарной группы, возможна также обработка на обычных токарных станках.The invention relates to the processing of metals by cutting and can be used for flashing diversified small-sized holes for various purposes, as well as for calibration and durning operations. Processing is carried out mainly on multi-purpose lathes of the turning group, processing on conventional lathes is also possible.

Известны устройства для прошивки многогранных отверстий на токарном станке, например, устройство А.с. №768568, МКИ В23В 41/04, в корпусе которого в подшипниках установлена оправка, несущая инструмент, работающий от вибраций, создаваемых с помощью кулачка, толкателя и двуплечевого рычага при вращении инструмента.Known devices for flashing multi-faceted holes on a lathe, for example, device A. No. 768568, MKI V23B 41/04, in the housing of which a mandrel is installed in the bearings, carrying a tool, operating from vibrations generated by a cam, a pusher and a two-arm lever during rotation of the tool.

Недостатком данных устройств являются низкие технологические возможности, заключающиеся в обработке только симметричных внутренних поверхностей в виде многогранников.The disadvantage of these devices is the low technological capabilities, consisting in processing only symmetrical internal surfaces in the form of polyhedra.

Известно также устройство, см. проспект фирмы «Ирлен-Инжиниринг. Детали общего машиностроения», стр. 24, 2008, где представлен прорезной резец - прототип, включающий корпус с державкой, имеющей возвратно-поступательное движение и несущей инструмент, например, для обработки в отверстии шпоночного паза и других элементов по методу строгания или долбления.A device is also known, see the prospectus of the company "Irlen-Engineering. Details of general mechanical engineering ”, p. 24, 2008, where a slotted cutter is shown — a prototype comprising a body with a holder having a reciprocating movement and carrying a tool, for example, for machining a keyway and other elements in an aperture using a planing or chiselling method.

Недостатком данного устройства является низкая производительность в связи с обработкой сложнопрофильных отверстий за несколько проходов.The disadvantage of this device is the low productivity due to the processing of complex holes in several passes.

Технической задачей данного решения является расширение технологических возможностей устройства.The technical task of this solution is to expand the technological capabilities of the device.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве, содержащем корпус с державкой, взаимодействующей с приводом станка, державка жестко сопряжена с резьбовым стержнем и установлена в направляющей, имеющей возможность осевого перемещения относительно корпуса. На державке установлен инструмент, взаимодействующий, при помощи стопорного винта, с направляющей и обрабатываемой деталью, закрепленной в патроне станка, где установлена гайка, с которой взаимодействует резьбовой стержень.The stated technical problem is solved in that in the device containing the housing with a holder interacting with the machine drive, the holder is rigidly interfaced with a threaded rod and installed in a guide having axial movement relative to the housing. A tool is installed on the holder, which interacts, with the help of a locking screw, with a guide and a workpiece fixed in the machine chuck, where a nut is installed with which the threaded rod interacts.

Сущность изобретения поясняется графически, где на фиг. 1 - вид на устройство, установленное в револьверной головке станка; на фиг. 2 - вид А, фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б, фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В, фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Г-Г, фиг. 3; на фиг. 6 - настройка устройства на работу от привода шпинделя станка; на фиг. 7 - разрез Д-Д, фиг. 6; на фиг. 8 - пример прошивки нежестких деталей, начальное положение устройства при обработке; на фиг. 9 - тоже, что на фиг. 8 - только конечное положение; на фиг. 10 - разрез Е-Е, фиг. 9; на фиг. 11 - инструмент (прошивка), используемый в устройстве.The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 is a view of a device mounted in a turret of a machine tool; in FIG. 2 - view A, FIG. one; in FIG. 3 is a section BB, FIG. 2; in FIG. 4 - section BB, FIG. 3; in FIG. 5 is a section GG, FIG. 3; in FIG. 6 - setting the device to work from the spindle drive of the machine; in FIG. 7 is a section DD, FIG. 6; in FIG. 8 - an example of the firmware of non-rigid parts, the initial position of the device during processing; in FIG. 9 - same as in FIG. 8 - only final position; in FIG. 10 is a section EE, FIG. nine; in FIG. 11 - tool (firmware) used in the device.

Устройство представляет собой инструментальный модуль и состоит из корпуса 1, в котором установлена направляющая 2. Направляющая 2 имеет возможность осевого перемещения, поскольку в ней выполнен по меньшей мере один паз 3, взаимодействующий с закрепленной в корпусе 1, в виде установочного винта, шпонкой 4. В пазу 3, в исходном положении устройства (фиг. 3) между направляющей 2 и шпонкой 4 расположен достаточно жесткий упругий элемент 5 (фиг. 4). С направляющей 2 и корпусом 1 при помощи штифта 6 взаимодействует пружина 7, необходимая для возврата направляющей 2 в исходное положение. В направляющей 2 установлена, в виде ступенчатого вала, державка 8. Один конец державки 8 представляет собой резьбовой стержень 9, взаимодействующий с гайкой 10. Гайка 10 выполнена в виде втулки с резьбовым отверстием и смонтирована неподвижно (жестко) в зажимном приспособлении, в дальнейшем - в патроне 11 станка. На другом конце державки 8 выполнено осевое отверстие 12 и по меньшей мере один паз 13. Отверстие 12 и подшипник 14, установленный в крышке 15, закрепленной в корпусе 1, служат для монтажа вала-шестерни 16. На конце вала-шестерни 16 жестко закреплен по меньшей мере один палец 17, взаимодействующий с пазом 13. Палец 17 посредством паза 13 передает крутящий момент на державку 8. Вал-шестерня 16 при обработке соединяется с приводом 18 станка, расположенном в револьверной головке 19. Устройство устанавливается в револьверную головку 19 наружной поверхностью корпуса 1 по стандартному соединению определенного типоразмерного ряда с помощью рифлений и клина 20, с целью взаимозаменяемости с другими инструментальными модулями и достижения высокой жесткости. В средней части державки 8 установлен инструмент 21. Инструмент 21 (фиг. 11) представляет собой прошивку определенного профиля с центральным отверстием 22 и торцом 23, перпендикулярным отверстию 22. Для выполнения в детали 24, неподвижно закрепленной в патроне 11, операции прошивания, в ней должно быть предварительно выполнено цилиндрическое отверстие 25. Отверстие 25 необходимо также для беспрепятственного взаимодействия резьбового стержня 9 с гайкой 10 с целью создания тягового усилия в державке 8, несущей инструмент 21. При использовании инструмента 21 с соответствующим цилиндрическим профилем можно производить на данном устройстве также операции калибрования или дорнирования отверстий 25 в обрабатываемой детали 24. Торцом 23 инструмент 21 взаимодействует с упорной поверхностью или уступом 26, образованным в державке 8 из-за разности ее диаметров. Между торцом 23 и уступом 26 может быть установлен антифрикционный элемент - упорный подшипник или шайба 27 для снижения трения в подвижной паре державка 8 - инструмент 21. В инструменте 21 выполнено по меньшей мере одно радиальное отверстие 28 и кольцевая канавка 29, шириной равной диаметру отверстия 28 (фиг. 11). С отверстием 28 и канавкой 29 имеет возможность взаимодействовать стопорный винт 30, установленный в направляющей 2. При взаимодействии стопорного винта 30 с отверстием 28 происходит фиксация инструмента 21 от поворота относительно направляющей 2. При взаимодействии стопорного винта 30 с канавкой 29 возможно вращение инструмента 21 относительно державки 8 и направляющей 2, а также устранение его осевого перемещения относительно державки 8. При обработке (прошивке) нежестких деталей 24 (фиг. 8, 9) гайка 10 устанавливается во втулке 31 с возможностью осевого перемещения. Для этого в ней по меньшей мере выполнен один паз 32. Гайка 10 в этом случае содержит упоры 33 (например, три под углом 120° по окружности, фиг.10). Втулка 31 закреплена на патроне 11 неподвижно и имеет по меньшей мере одну шпонку 34, взаимодействующую с пазом 32. При обработке деталей 24 на обычных токарных станках, не имеющих привода 18 инструмента 21 в револьверной головке 19, т.е. не многоцелевых станках, или недостаточной мощности для снятия большого припуска, данное устройство дополнительно позволяет быстро переключаться на привод от шпинделя 35 станка, на котором установлен патрон 11 с гайкой 10. Для этого устройство содержит дополнительный стопорный винт 36, установленный на направляющей 2, а в державке 8 выполнено гнездо 37, с которым он имеет возможность взаимодействовать для фиксации державки 8 от поворота.The device is a tool module and consists of a housing 1, in which a guide 2 is installed. The guide 2 has the possibility of axial movement, since at least one groove 3 is made in it, which interacts with a key 4 in the form of a set screw fixed in the housing 1. In the groove 3, in the initial position of the device (Fig. 3), between the guide 2 and the key 4 there is a sufficiently rigid elastic element 5 (Fig. 4). With the guide 2 and the housing 1 by means of a pin 6, the spring 7 interacts, which is necessary to return the guide 2 to its original position. A holder 8 is installed in the guide 2 in the form of a stepped shaft. One end of the holder 8 is a threaded rod 9 that interacts with the nut 10. The nut 10 is made in the form of a sleeve with a threaded hole and is mounted motionless (rigidly) in the clamping device, hereinafter - in the cartridge 11 machine. An axial hole 12 and at least one groove 13 are made at the other end of the holder 8. The hole 12 and the bearing 14 mounted in the cover 15, mounted in the housing 1, serve for mounting the pinion shaft 16. At the end of the pinion shaft 16 is rigidly fixed at least one finger 17, interacting with the groove 13. The finger 17 by means of the groove 13 transmits torque to the holder 8. When processing, the gear shaft 16 is connected to the machine drive 18 located in the turret 19. The device is installed in the turret 19 with the outer surface of the housing ca 1 according to the standard specified compound using the standard series of corrugations and the wedge 20, the purpose of interchangeability with other modules and instrumental to achieve high rigidity. A tool 21 is installed in the middle part of the holder 8. The tool 21 (Fig. 11) is a firmware of a certain profile with a central hole 22 and an end 23 perpendicular to the hole 22. To perform a flashing operation in the part 24, which is fixedly mounted in the cartridge 11, in it a cylindrical hole 25 must be pre-made. The hole 25 is also necessary for the threaded rod 9 to interact seamlessly with the nut 10 in order to create traction in the holder 8 carrying the tool 21. When using the tool and 21 with corresponding cylindrical profile can be produced on the device as calibrating operation dornirovaniya or holes 25 in the workpiece 24. The part 23 of tool 21 cooperates with a stop surface or shoulder 26 formed in the holder 8 due to the difference of its diameters. Between the end 23 and the ledge 26, an antifriction element can be installed - a thrust bearing or a washer 27 to reduce friction in the movable pair, the holder 8 - tool 21. At least one radial hole 28 and an annular groove 29 are made in the tool 21, the width of which is equal to the diameter of the hole 28 (Fig. 11). With the hole 28 and the groove 29, the locking screw 30 installed in the guide 2 can interact. When the locking screw 30 interacts with the hole 28, the tool 21 is fixed from rotation relative to the guide 2. When the locking screw 30 interacts with the groove 29, the tool 21 can be rotated relative to the holder 8 and the guide 2, as well as the elimination of its axial movement relative to the holder 8. When processing (flashing) non-rigid parts 24 (Fig. 8, 9), the nut 10 is installed in the sleeve 31 with the possibility of axial th move. For this, at least one groove 32 is made in it. The nut 10 in this case contains stops 33 (for example, three at an angle of 120 ° around the circumference, FIG. 10). The sleeve 31 is fixed on the cartridge 11 motionless and has at least one key 34 that interacts with the groove 32. When machining parts 24 on conventional lathes that do not have a drive 18 of the tool 21 in the turret 19, i.e. not multi-purpose machines, or insufficient power to remove a large allowance, this device additionally allows you to quickly switch to the drive from the spindle 35 of the machine on which the cartridge 11 with nut 10 is installed. For this, the device contains an additional locking screw 36 mounted on the guide 2, and The holder 8 has a socket 37, with which it is able to interact to fix the holder 8 from rotation.

Обработка профильных отверстий данным устройством происходит следующим образом. Инструмент 21, находящийся в устройстве, установленном с помощью корпуса 1 в револьверной головке 19 станка, перемещается в зону обработки до положения соосности резьбового стержня 9 и гайки 10, установленной в патроне 11 (фиг. 2). Патрон 11 во время обработки неподвижен. Затем резьбовой стержень 9 по оси перемещается через предварительно обработанное отверстие 25 в детали 24 до взаимодействия своим торцом фаски резьбового отверстия в гайке 10. Во время данного взаимодействия для устранения удара и для создания определенного давления резьбового стержня 9 на гайку 10 в момент свинчивания, с целью улучшения процесса их сопряжения, служит упругий элемент 5 (фиг. 4). В это же время включается привод 18, начинается вращение державки 8 с резьбовым стержнем 9 и ввертывание его в неподвижную гайку 10. Одновременно происходит осевое перемещение державки 8. Инструмент 21 в это время имеет только осевое перемещение. После завертывания резьбового стержня 9 в гайку 10 на определенное расстояние «а» (фиг. 2) инструмент 21 начинает взаимодействовать с деталью 24. Производится обработка (прошивание) отверстия 25 согласно профилю режущей части инструмента 21. После обработки включается реверс привода 18 и происходит вывертывание резьбового стержня 9 из гайки 10. Пружина 7 в это время возвращает в исходное положение направляющую 2, державку 8 и инструмент 21, т.к. стопорный винт 30, установленный в направляющей 2, взаимодействует с отверстием 28, выполненным в инструменте 21. Во время обработки силы резания уравновешиваются силами затягивания, создаваемые кинематической парой резьбовой стержень 9 - гайка 10. В результате этого силы резания не оказывают никакого силового влияния на опоры (подшипники) шпинделя 35 станка и замыкаются на стыках патрон 11 - деталь 24 - инструмент 21. При обработке нежестких деталей 24 (фиг. 8) в момент ввертывания резьбового стержня 9 в гайку 10 она начинает перемещаться до взаимодействия своими упорами 33 с поверхностью обрабатываемой детали 24, устраняя ее прогиб от сил резания при обработке. Затем происходит взаимодействие инструмента 21 с деталью 24 и ее обработка. Силы резания Р при обработке равны, но противоположны силам реакции - Р на упорах 33 (фиг. 9), т.е. нивелируются, как и в предыдущем случае, устраняя их действие на опоры шпинделя 35 станка. Данное устройство позволяет производить обработку в определенных случаях от привода главного движения, т.е. от шпинделя 35 станка. Для этого державку 8 фиксируют от вращения с помощью дополнительного стопорного винта 36 ввертыванием его в гнездо 37, расположенное в державке 8. Инструменту 21, установленному шарнирно отверстием 22 на державке 8, наоборот дают возможность вращения относительно державки 8 за счет взаимодействия стопорного винта 30 только с кольцевой канавкой 29 (фиг. 6, 7) путем вывертывания его, исключив взаимодействие с отверстием 28. Обработка в данном случае происходит от привода шпинделя 35 при отключенном приводе 18 инструмента 21 в револьверной головке 19. Вращается патрон 11 с гайкой 10 и обрабатываемой деталью 24, резьбовой стержень 9 не вращается. Происходит осевое перемещение резьбового стержня 9 с державкой 8 и инструментом 21. При подходе инструмента 21 к обрабатываемой детали 24 происходит ее касание с инструментом 21. Затем ведется обработка при синхронном вращении детали 24 и инструмента 21. После обработки (прошивания) отверстия 25 включается реверс привода шпинделя 35. Державка 8 с инструментом 21 возвращается в исходное положение. В результате чего устройство готово к следующему циклу обработки.Processing profile holes with this device is as follows. The tool 21, located in the device installed using the housing 1 in the turret 19 of the machine, is moved into the processing zone to the alignment position of the threaded rod 9 and the nut 10 installed in the cartridge 11 (Fig. 2). The cartridge 11 is stationary during processing. Then, the threaded rod 9 is axially moved through the pre-machined hole 25 in the part 24 until the chamfer of the threaded hole in the nut 10 interacts with its end face. During this interaction, to eliminate the impact and to create a certain pressure of the threaded rod 9 on the nut 10 at the time of make-up, in order to improving the process of pairing, serves the elastic element 5 (Fig. 4). At the same time, the actuator 18 is turned on, the rotation of the holder 8 with the threaded rod 9 begins and screwing it into the fixed nut 10. At the same time, the axial movement of the holder 8 occurs. The tool 21 at this time has only axial movement. After screwing the threaded rod 9 into the nut 10 at a certain distance “a” (Fig. 2), the tool 21 begins to interact with the part 24. The hole 25 is processed (flashed) according to the profile of the cutting part of the tool 21. After processing, the drive 18 is turned on and the screw is turned out the threaded rod 9 from the nut 10. The spring 7 at this time returns to its original position the guide 2, the holder 8 and the tool 21, because the locking screw 30 installed in the guide 2 interacts with the hole 28 made in the tool 21. During processing, the cutting forces are balanced by the tightening forces created by the kinematic pair of the threaded rod 9 - nut 10. As a result, the cutting forces do not exert any force influence on the supports (bearings) of the spindle 35 of the machine and locked at the joints of the cartridge 11 - part 24 - tool 21. When processing non-rigid parts 24 (Fig. 8) at the time of screwing the threaded rod 9 into the nut 10, it begins to move to the interaction Via its stops 33 with the surface of the workpiece 24, eliminating it from the deflection of the cutting forces during processing. Then there is the interaction of the tool 21 with the part 24 and its processing. The cutting forces P during processing are equal, but opposite to the reaction forces - P at stops 33 (Fig. 9), i.e. are leveled, as in the previous case, eliminating their effect on the spindle bearings 35 of the machine. This device allows processing in certain cases from the drive of the main movement, i.e. from spindle 35 machine. To do this, the holder 8 is fixed against rotation by means of an additional locking screw 36 by screwing it into the socket 37 located in the holder 8. The tool 21, pivotally mounted by the hole 22 on the holder 8, on the contrary is allowed to rotate relative to the holder 8 due to the interaction of the locking screw 30 only with ring groove 29 (Fig. 6, 7) by turning it out, eliminating interaction with the hole 28. Processing in this case occurs from the spindle drive 35 with the drive 18 of the tool 21 turned off in the turret 19. Rotate A cartridge 11 with a nut 10 and a workpiece 24 is supplied, the threaded rod 9 does not rotate. The threaded rod 9 is axially moved with the holder 8 and tool 21. When the tool 21 approaches the workpiece 24, it touches the tool 21. Then processing is performed with the synchronized rotation of the part 24 and tool 21. After processing (flashing) of the hole 25, the drive reverse is turned on spindle 35. The holder 8 with the tool 21 is returned to its original position. As a result, the device is ready for the next processing cycle.

Эффективность данного устройства заключается в расширении технологических возможностей оборудования за счет повышения точности и производительности, а также возможности вести обработку малогабаритных, сложно-профильных, несимметричных внутренних поверхностей, как на современном оборудовании, в частности многоцелевых токарных станках, так и обычных токарных и токарно-револьверных станках. В противном случае технологический цикл нужно было прерывать, а деталь транспортировать на специализированное оборудование для дальнейшей обработки.The effectiveness of this device is to expand the technological capabilities of the equipment by increasing the accuracy and productivity, as well as the ability to process small-sized, complex-profile, asymmetric internal surfaces, both on modern equipment, in particular multi-purpose turning machines, as well as conventional turning and turning turrets machine tools. Otherwise, the technological cycle had to be interrupted, and the part should be transported to specialized equipment for further processing.

Claims

1. A device for flashing profile holes on a lathe, comprising a housing in which a holder is mounted that interacts with the drive of the machine, having the possibility of axial movement and carrying a tool for processing parts fixed in the machine chuck, characterized in that it is equipped with a nut for installation in machine chuck, a threaded rod rigidly connected to the holder, and a guide having axial movement, on which at least one locking screw is installed, and the threaded rod nen with the possibility of interaction with the nut, and the guide - with the tool, by means of a locking screw, housing and holder.

2. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with a sleeve installed in the cartridge, the nut is made with stops and mounted in the sleeve with the possibility of axial movement, and the stops are made with the possibility of interaction with the workpiece.

3. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with a pinion shaft, at the end of which at least one pin is rigidly mounted, while the groove is made in the holder, and the radial hole is made in the tool, and the locking screw is made to interact with the indicated radial hole, the pin with the groove, and the pinion shaft with the machine drive.

4. The device according to p. 1, characterized in that it is provided with at least one additional locking screw installed in the guide, the socket is made in the holder, and the ring groove is made in the tool, and the additional locking screw is made to interact with the ring with a groove, a locking screw with a socket, and a holder with a machine drive through a threaded rod and nut.