SU1171294A1 - Станок для доводки наружных цилиндрических поверхностей деталей - Google Patents

Description

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для доводки наружных поверхностей цилиндрических деталей, преимущественно наружных цилиндрических поверхностей поршневых пальцев тракторных двигателей с воздушным охлаждением.

Цель изобретения — повышение качества наружных цилиндрических поверхностей обрабатываемых деталей.

Станок позволяет исключить копирование исходной погрешности в поперечном сечении базовой, цилиндрической поверхности за счет того, что он снабжен приводными механизмами равномерного вращения деталей, выполненными в виде одноступенчатого редуктора, размещенного на его выходном валу рычага с ведущим валком, одностороннего зубчатого сектора, установленного с возможностью зацепления с расположенным на корпусе редуктора червяком, и гитары со сменными зубчатыми колесами, размещенными между выходным валом редуктора и валом ведущего валка.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема роторного станка для доводки цилиндрических деталей; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел I на фиг. 2; на фиг. 4 — схема фиксации цилиндрических деталей в рабочей зоне, ввода их в рабочую зону и вывода из нее.

Роторный станок (фиг. 1) содержит шпиндели 1 е механизмами 2 равномерного вращения обрабатываемых деталей 3 и обкатывания их с возвратно-поступательным (колебательным) движением в радиальном направлении по доводочному инструменту 4.

Нижний конец шпинделя жестко соединен с коническим колесом 5 одноступенчатого редуктора 6, в котором коническое зубчатое колесо 7 жестко крепится на его выходном валу 8. На этом же валу редуктора симметрично подвешен рычаг 9 с ведущим валком 10 и односторонним зубчатым сектором 11, который находится в зацеплении с червяком 12, расположенным в подшипниках на корпусе редуктора.

На выходном валу редуктора жестко крепится ведущее сменное колесо 13 первой однопарной гитары, которое находится в зацеплении со сменным колесом 14, жестко соединенным с промежуточным валом 15 рычага. На противоположном конце промежуточного вала рычага жестко крепится сменное колесо 16 второй однопарной гитары, которое находится в зацеплении со сменным колесом 17, жестко закрепленным на валу 18 ведущего валка.

Верхний конец шпинделя имеет шлицевое отверстие 19, в которое входит шлицевая направляющая 20, жестко соединенная с зубчатым колесом 21. Это колесо через промежуточный блок шестерен 22 находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом 23, от которого получает вращение вокруг своей оси каждый ведущий валок механизма равномерного вращения доводимой детали. Центральное зубчатое колесо жестко соединено с карданным валом 24, несущим два универсальных шарнира, и через зубчатые передачи — с отдельным приводом.

Для подъема и опускания шпинделя с механизмом равномерного вращения детали корпус редуктора последнего жестко соединен с двусторонним штоком 25 поршне вого пневмопривода 26. В пневмоприводе поршень 27 смонтирован за одно целое с двусторонним штоком, прижимающим механизм равномерного вращения с обрабатываемой деталью к доводочному инструменту для создания необходимого давления при доводке. Доводочный инструмент, выпол ненный с плоской кольцевой поверхностью, ось вращения которого не совмещена с осью рабочего ротора, приводится во вращение через зубчатые передачи от отдельного электродвигателя (не показан).

В центральной части рабочего ротора установлено воздухораспределительное устройство для подачи сжатого воздуха в систему измерительных головок 28 (фиг. 2) и поршневых пневмоприводов. Воздухораспределительное устройство имеет неподвижный коммуникационный диск 29 (фиг. 1) с подводами 30 и 31 сжатого воздуха через отверстие центрального вала 32 рабочего ротора и распределительный диск 33 с каналами для подачи сжатого воздуха по трубопроводам 34 и 35 в каждый поршневой пневмопривод и по трубопроводам 36 в каждую измерительную головку, а также отвода его в атмосферу. Диск 33 установлен в центральной части корпуса 37 рабочего ротора. С корпусом рабочего ротора жестко соединен зубчатый венец 38, который находится в зацеплении с приводным зубчатым колесом 39 для сообщения рабочему ротору вращательного движения вокруг своей оси. В рабочей зоне обрабатываемые детали фик сируются и базируются в механизмах их рав номерного вращения и ведущих устройствах 40 по наружной цилиндрической поверхности. Механизмы равномерного вращения де талей вместе с измерительными головками расположены концентрично относительно ведущих устройств и оси рабочего ротора.

Каждый механизм равномерного вращения детали (фиг. 2) Имеет ведущий валок, который контактирует с обрабатываемой деталью, а измерительная головка, жестко соединенная с этим механизмом, имеет переставное по высоте измерительное сопло 41 с шариковой заслонкой 42 и втулкой 43, ограничивающей ход шарика, установленного в отверстии сопла с вохможностью контактирования с регулируемым измерительным наконечником 44, размещенным на сменном гнезде 45 ведущего устрой1171294

ства. Каждое ведущее устройство (фиг. 1) имеет поворотный вертикальный вал 46, установленный в подшипниках, с укрепленным неподвижно в нижней его части держителем 47, несущим сменное гнездо с регулируемым измерительным наконечником. В верхней части вала 46 установлен поводок 48 с роликом 49, прижимаемый к сменным кулачкам 50 неподвижного копира 51, закрепленного на неподвижной части 52 рабочего ротора, под действием рабочей пружины 53. Кроме того, с валом 46 жестко связан поворотный упор 54 с регулировочным винтом 55, а с корпусом рабочего ротора — неподвижный упор 56. Эти упоры фиксируют положение держателя со сменным гнездом в исходном положении, т.е. в рабочей зоне.

Положение держателя, выполненного в виде разрезной втулки со стяжным винтом 57, изменяют настройкой его со сменным гнездом вдоль оси поворотного вертикального вала в соответствии с фактическим износом доводочного инструмента. Настройка измерительного сопла (фиг. 2) производится плавным вращением гайки 58 и регулируемого измерительного наконечника. При этом настроенное положение измерительного сопла на требуемый размер обработки фиксируется стяжным винтом 59. В процессе доводки величина измерительного зазора между торцом втулки, запрессованной в отверстие сопла, и поверхностью шарика контролиру ется пневмоэлектрическим датчиком измерительной системы (не показана).

Обрабатываемые детали загружают в рабочий ротор станка автооператором (фиг. 4) на загрузочной позиции 60. После доводки на разгрузочной позиции 61 автооператор снимает обработанные детали. Восстановление и сохранение плоскостности рабочей поверхности доводочного инструмента осуществляется правильно шаржирующим виброустройством на позиции 62.

В процессе доводки цилиндрические детали 3 (фиг. 4), расположенные в сменных гнездах 45 ведущих устройств под углом <*., перекатываются между вращающимися доводочным инструментом 4 и ведущим валком 10 (фиг. 1) механизма 2 равномерного вращения, соединенного жестко через корпус редуктора 6 с двусторонним штоком 25 пневмопривода 26. При этом сменные гнезда с деталями имеют возможность принудительно вращаться вокруг оси, расположенной эксцентрично относительно оси вращающегося доводочного инструмента, и перемещаться в радиальном направлении под действием сменных кулачков 50, расположенных на неподвижном копире 51. Оптимальные значения угла <Х находятся в пределах 6—20°, при которых обеспечиваются в какой-то степени одинаковые скорости резания по длине обрабатываемой детали.

Скольжение детали по доводочному инструменту дополнительно создается и эксцентрич ностью вращения ведущих устройств. С помощью сменных кулачков неподвижного копира· осуществляется возвратно-поступатель ное движение ведущих устройств с деталями Направление этого движения — вдоль радиуса. Количество сменных кулачков определяет необходимое число возвр*атно-поступательных движений.

Точность формы обрабатываемой детали в поперечном сечении, зависит от углов наладки К и β (фиг. 3). Эти углы определяют расположение ведущего валка 10 механизма равномерного вращения детали, сменного гнезда 45 ведущего устройства и доводочного инструмента 4 относительно оси обрабатываемой детали, т.е. в сечении, перпендикулярном к ее оси. При этом возможны такие сочетания значений углов: Г = 0—60°, А = 30—90°; У =

0—60°, β = 90—150.°. Путем поворота червяка 12 (фиг. 2) вокруг своей оси, находящегося в зацеплении с односторонним зубчатым сектором 11, в механизме равномерного вращения детали и замены сменного гнезда 45 в ведущем устройстве изменяются значения углов наладки Тир. Изменение уг лов наладки выполняется в наладочном режиме роторного станка. Углы наладки не изменяются при износе плоской рабочей поверхности доводочного инструмента.

При наладке сменного гнезда ведущего устройства изменяется и значение угла ос. Благодаря этому в процессе доводки обеспечивается одинаковая скорость резания на длине обрабатываемой детали.

Регулирование частоты вращения обрабатываемой детали достигается изменением частоты, вращения ведущего валка 10 (фиг. 1) в механизме ее равномерного вращения. Настройка частоты вращения ведущего валка осуществляется подбором сменных колес 13 и 14 первой однопарной гитары, β также подбором сменных колес 16 и 17 второй однопарной гитары. При этом обеспечивается более широкий диапазон настройки.

Равномерное вращение обрабатываемой детали обеспечивается, если значение окружной силы на ведущем валке меньше предельного (фиг. 3) /Р_в/<Р_оир при Р_о +Р_тр= = Р₂ , где Р_тр— сила трения в сменном гнезде ведущего устройства, Ρ_ζ — тангенциальная составляющая силы резания.

Действующие силы при доводке можно представить в безразмерной форме по отношению Р₂ . Тогда равномерное вращение обрабатываемой детали обеспечивается при условиях: /Р'/ —Р“^0 и Ρί>Ο при ±Р'+ + Р' =1. Здесь ±Р' = ±Р₀ /Р₂ =

= (1/С) {δϊη( У — β ) + ί, соз( 1* — β—

—соз -у +Α3ΪΠ οί ] — {,соз( у +£ )} ;

5

1171294

6

Р " = Роар /Р₂- = (^/С) [Αδϊη V +С05.Р —5ίη(τ— р) +Всо8(£— £ )];

р' = Ρ_Γ>/^ρζ =П)/С) [1 + СО52Г— Αδϊη? + + Всоз ( ΤΙ* + δ ) ],

где С = 5Ϊη ( 2Г + β ) + ίχ [ 1 + соз ( У + )];

Β = Ο/Ρ_Ζ; А = Р_у/Р₂;

δ = //2; ί₅ и {% — соответственно

коэффициенты трения на ведущем валке и в сменном гнезде ведущего устройства;

О — масса обрабатываемой детали;

Р^ — радиальная составляющая силы резания;

Θ — угол наклона линии центров доводочного инструмента и ведущего валка к вертикальной оси рабочего ротора.

Установлена область устойчивого вращения деталей типа поршневых пальцев в зависимости от углов наладки Ύ и β . Оптимальные значения углов наладки находятся в пределах 2Г = 0—25° и β> = 80— 125°. Эти углы наладки рабочей зоны роторного станка обеспечивают быстрое устранение погрешностей геометрической формы цилиндрических деталей в поперечном сечении при положительных значениях статического коэффициента исправления, величина которого равна

к. - I + -йЙДд 8ί"[η(ν + Т±г йвЬй) +?! + ИГ^С^15ίη1"< Р ^±

где η — порядковый номер синусоидальной погрешности формы детали,

ц — средняя величина погрешности формы, полученной при доводке,

йд — диаметр обработанной детали,

Юв — диаметр ведущего валка в механизме равномерного вращения детали.

При оптимальных значениях углов наладки У и А ; ц =0,15 мкм; йд = = 35 мм, Эв = 100 мм и η <50 коэффициент К и = 1,25—2,55·. Максимальный коэффициент соответствует наискорейшему исправлению погрешности формы в поперечном сечении. При доводке с зоной выхаживания возможно получение точной цилиндрической формы деталей.

Станок работает следующим образом.

Детали 3, подлежащие обработке, загружают автооператором на загрузочной позиции 60 (фиг. 4), в которой держатель 47 ведущего устройства находится в рабочей зоне. При этом сменное гнездо 45 держателя 47 вместе с поворотным вертикальным валом 46 находится в исходном рабочем положении. В этом положении сменное гнездо с держателем фиксируется с помощью поворотного упора 54 (фиг. 1) с регулировочным винтом 55 относительно неподвижного упора 56. Сменное гнездо держателя и ведущий валок 10 механизма 2 равномерного вращения удерживает обрабатываемую деталь от выхода из рабочей зоны в процессе обработки. При фиксации детали в рабочем положении она устанавливается наружной цилиндрической поверхностью в сменное гнездо 45 держателя 47, а сверху в плоскости гнезда контактирует с ведущим валком 10 механизма равномерного вращения детали при его перемещении вниз вместе с измерительной головкой 28 под действием давления сжатого воздуха в верхней рабочей полости пневмопривода 26. В этот момент рабочий ротор от приводного зубчатого колеса 39 через зубчатый венец 38 получает вра щательное движение вокруг вертикальной оси, не свопадающей с осью вращения доводочного инструмента 4. Над вращающимся доводочным инструментом в направлении, обратном его вращению, совершают вместе с рабочим ротором относительное движение ведущие устройства 40 и механизмы 2 равномерного вращения вместе с измерительными головками 28 и обрабатываемыми деталями 3.

Ведущие валки 10 механизмов 2 равномерного вращения, установленные на шпинделях 1 рабочего ротора, от карданного вала 24 через центральное зубчатое колесо 23, блоки шестерен 22 и зубчатые колеса 21 получают вращательное движение вокруг своих осей. При этом движении обрабатываемые детали 3, находящиеся в сменных гнездах 45 держателей ведущих устройств 40, при контакте с ведущими валками 10 получают одновременно вращательное вокруг своих осей и радиальное возвратно-по ступательное (колебательное) движение по плоской кольцевой рабочей поверхности доводочного инструмента 4.

Радиальное возвратно-поступательное движение обрабатываемые детали получают в процессе доводки от сменных гнезд 45 держателей 47 под действием сменных кулачков 50, закрепленных на рабочей части неподвижного копира 51 при упругом поджатии к ним роликов 49, установленных на поводках 48 ведущих устройств 40. Длина хода радиального возаратно-поступательного (колебательного) движения сменного гнезда держателя 47 с обрабатываемой деталью зависит от высоты сменных кулачков 50 относительно неподвижного копира 51. Сменные кулачки выбирают в зависимости от длины детали и ширины рабочей поверхности доводочного инструмента. Необходимо иметь перебеги деталей за его края на 0,3—0,2 их длины, перебеги уменьшают отклонения формы цилиндрических поверх1171294

ностей деталей. Регулируя давление сжатого воздуха в пневмоприводе 26, изменяют силу прижима детали 3 к доводочному инструменту 4 со стороны ведущего валка механизма ее равномерного вращения 2 и, следовательно, величину снимаемого слоя металла. Это способствует увеличению съема металла и более равномерному износу доводочного инструмента.

В процессе обработки происходит интенсивное направление исходной погрешности формы в поперечном сечении обрабатываемой детали 3. При этом ведущий валок 10 механизма равномерного вращения 2 и шариковая заслонка 42 измерительной головки 28 следят за изменением размера обрабатываемой детали. Сжатый воздух из измерительной системы (не показана) поступает по трубопроводам 31 и 36 через воздухораспределительное устройство в пневматическое измерительное сопло 41 измерительной головки 28 и вытекает в зазор, образованный внутренним конусом сопла и поверхностью шарика, вмонтированного в отверстие сопла перед втулкой 43, ограничивающей ход шарика, контактирующего с измерительным наконечником 44 ведущего устройства. По мере уменьшения размера обрабатываемой детали 3 зазор между внутренним конусом сопла и поверхностью шарика уменьшается. При достижении определенного зазора, соответствующего заданному размеру обрабатываемой детали, происходит подача сигнала в систему управления станком на переключение пневмораспределителя, включенного в трубопровод 34 пневмопривода 26. При этом сжатый воздух из верхней рабочей полости пневмопривода 26 отводится в атмосферу, что позволяет уменьшить силу прижима обрабатываемой детали к доводочному инструменту 4. Так проводится процесс «выхаживания», характеризуемый осуществлением возвратно-поступательного движения сменных гнезд 45 держателей 47 с деталями 3, приводимыми во вращение от ведущих валков 10 механизмов равномерного вращения 2, без рабочего давления в зоне обработки. В этом случае съем с деталей происходит только за счет прижима от веса механизма 2 равномерного вращения с головкой 28.

Деталь 3, обработанная в рабочей зоне, удаляется из зоны обработки на разгрузочной позиции 61 (фиг. 4) с помощью автооператора. Для этого в нижней рабочей полости пневмопривода 26 (фиг. 1) создается давление сжатого воздуха, под действием которого поршень 27 и связанные с ним шток 25 и механизм 2 равномерного вращения вместе с головкой 26 перемещаются вверх. После подъема механизма равномерного вращения вместе с измерительной головкой в верхнее ккрайнее положение автооператор выводит обработанную деталь из

8

рабочей зоны. После выхода детали из рабочей зоны медленно вращающийся корпус 37 рабочего ротора с ведущими устройствами 40 подводит один из поводков 48 с роликом 49 к выступающей (рабочей) части неподвижного копира 51. В результате этого вертикальный вал 46 получает поворот вокруг своей оси, и сменное гнездо 45 держателя 47 отводится к центру доводочного инструмента 4 н фиксируется в нерабочем положении. Такое положение сменного гнезда 45 будет сохраняться до тех пор, пока медленно вращающийся корпус 37 рабочего ротора с ведущим устройствами 40 не подведет его к загрузочной позиции 60 (фиг. 4), в которой ролик 49 поводка 48 сходит с рабочего участка неподвижного копира 51 и под действием рабочей пружины 53 (ее усилия натяжения) поворот ный вертикальный вал 46 занимает исходное (рабочее) положение. Так в работу последовательно вступает сменное гнездо каждого ведущего устройства. В результате этого ведущие устройства со сменными гнездами поочередно вводятся в рабочую зону на загрузочной позиции 60.

Между разгрузочной 61 и загрузочной 60 позициями все ведущие устройства со сменными гнездами находятся в выведенном состоянии, т. е. вне рабочей зоны. Здесь на позиции 62 рабочего ротора станка производится правка и шаржирование доводочного инструмента 4 виброустройством и пр, :.'п>но шаржирующим инструментом в виде кольца-притира. Этот инструмент восстанавливает и со.храняет плоскостность рабочее поверхности доводочного инструмента, обеспечивая его равномерный износ и повышение точности и качества обработки цилиндрических деталей.

Для обеспечения сжатым воздухом системы поршневых пневмоприводов и измерительных головок в центральный вал 32 рабочего ротора станка встроено воздухораспределительное устройство. Через его подвод 30 сжатый воздух подается в неподвижный коммуникационный диск 29, а по каналам распределительного диска 33 и трубопроводам 34 и 35 — в верхнюю или нижнюю рабочую полость поршневого пневмопривода 26. При подаче сжатого воздуха но трубопроводу 34 в верхнюю рабочую полость пневмопривода поршень 27 и связанный с ним шток 25 и механизм 2 равномерного вращения с измерительной головкой 28 перемещаются вниз. В этом случае сжатый воздух по трубопроводу 35 из нижней рабочей полости пневмопривода отводится в атмосферу. При опускании механизма 2 равномерного вращения с измерительной головкой 28 между деталью 3 и доводочным инструментом 4 создается необходимое давление в рабочей зоне путем поддержания на определенном уровне давления сжатого

1171294

воздуха в верхней рабочей полости каждого пневмопривода.

При подаче сжатого воздуха по трубопроводу 35 в нижнюю рабочую полость пневмопривода поршень 27 и связанный с ним шток 25 и механизм равномерного вращения 2 с измерительной головкой 28 перемещаются вниз. В этом случае сжатый воздух по трубопроводу 34 через пневмораспределитель из верхней рабочей полости пневмопривода 26 отводится в атмосферу. При подъеме механизма 2 равномерного вращения с измерительной головкой 28 в верхнее крайнее положение его ведущий валок 10 освобождается от контактирования с об10

работанной деталью. Затем автооператор выводит обработанную деталь из рабочей зоны.

Ведущий валок механизма равномерного вращения детали изготовляется из износостойкой стали, а поверхность его шлифуется до высокого класса шероховатости. Такой валок практически не изнашивается в процессе эксплуатации.

Роторный станок практически исключа10 ет копирование исходной погрешности в поперечном сечении базовой цилиндрической поверхности, что позволяет получить более высокие показатели точности и качества обработки цилиндрических деталей.

-<з—

Фиг.1

1171294

Видь

I

Claims (2)

1. СТАНОК ДЛЯ ДОВОДКИ

НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ, содержащий установленные концентрично оси ротора и ведущим устройствам приводные измерительные головки, поршневые пневмоприводы с двусторонними штоками и регулируемые измерительные наконечники, размещенные на держателях ведущих устройств,

отличающийся тем, что, е целью повышения качества наружных цилиндрических поверхностей обрабатываемых деталей, станок снабжен приводными механизмами равномерного вращения деталей, закрепленными в нижней части двусторонних штоков поршневых пневмоприводов и соединенными с измерительными головками.

2. Станок по π. 1, отличающийся тем, что каждый механизм равномерного вращения детали выполнен в виде одноступенчатого редуктора, размещенного на его выходном валу рычага с ведущим валком, одностороннего зубчатого сектора, установленного с возможностью зацепления с расположенным на корпусе редуктора червяком, и гитары со сменными зубчатыми колесами, _а расположенными между выходным валом 55 редуктора и валом ведущего валка. л

ΐ

1171294