SU1404194A1 - Способ обработки отверстий и многошпиндельна головка дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов резанием и может быть использовано при одновременной обработке отверстий различными инструментами либо одноименными инструментами различного диаметра. Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет пр молинейного направлени  инструмента . Направл ющие скалки 3 и 4 закреплены на столе 6 и проход т сквозь корпус, состо щий из верхней 8 и нижней 9 частей. В верхней части 8 корпуса установлена на коаксиально приводной шестерне 10 косозуба  шестерн  12 с закрепленным на ней кулачком 13, При перемещении корпуса по направл ющим скалкам 3 и 4 шестерн  (Л с П о 4 QD Jiib

Description

12 поворачиваетс  за счет взаимодействи  с косозубой рейкой,, закрепленной на скалке 3. Одновременно с шестерней 12 поворачиваетс  кулачок 13. Он воздействует в соответствии со своим профилем на подпружиненный к нему шпиндель 16 и передвигает его относительно корпуса. За счет возникшей разности скоростей осевых подач происходит уравновешивание осевых сил резани , В конце обработки за счет разности осевых подач один инструмент закончит работу раньше. В этот момент начинают работать приемники 21 инструментов 1 и 2, которые настроены на ту или иную уравно- вешивакщую силу, 2с, и 2 з,п. ф-лы, 12 ил.

1

Изобретение относитс  к обработке металлов резанием и может быть испол зовано при одновременной обработке о верстий различными инструментами либо одноименными инструментами различного диаметра.

Цель изобретени  - повьшение точности за счет пр молинейного направлени  инструмента.

На фиг, 1 изображена схема уравновешивани  асимме тричного нагружени  инструментов в многошпиндельной головке посредством относительного изменени  величин подач в случае совме щекнсй обработки стандартными и комбинированными инструментами} на фиг«2 схема уравновешивани  асимметричного нб.гружени  инструментов посредством относительного изменени  величин подач в случае обработки одинаковыми по диаметру инструментами системы отверстий в детал х с переменной твердостью по длине отверсти  когда инструменты обрабатывают раз- нотвердьте материалы; на фиг„3 - то же, при сверлении однороднсьго по твердости материала; на фиг.4 - то же5 когда один из инстр т ентов закончил обработку на фиг.5 - то же, в конце обработки всей системы отверстий J, на фиг, 6 - уравновешивани  ас№.)метричного нагружени  инструмеитов посредством перераспределени  величин знешыих сил в случае обработки различнь ш по диаметру инструментами CHCTet ibi отверстий в не- равножестких детал х при сверлении двух отверстий - одинаковой минутной подачейi на фиг Л то же, когда один из инструментов закончил обработку на фиг. 8 - схема уравнове0

5

0

5

0

5

0

шивани  асимметричного нагружени  инструментов посредством перераспределени  величин внешних сил в случае совмещенной обработки стандартным и комбинированным инструментами при работе двух сверл различного диаметра; на фиг. 9 - то же, когда сверление закончено и продолжаетс  обработка одного из отверстий разверткой} на фиг. 10 - многошпиндельна  головка с механизмом регулировани  осевой подачи одного шпиндел , продольный разрезу на фиг.11 - схема приемника инструмента на фиг.12 - многошпиндельна  головка с механизмом регулировани  осевой подачи нескольких шпинделей, продольный разрез.

При одновременной обработке (фиг.1) системы отверстий в детали осевыми инструментами 1 и 2, размещенными в шпиндел х многошпиндельной головки, направл емой цилиндрическими скалками , возникает опрокидьшающий момент. Причиной его возникновени  служит несимметричное расположение (,ф.) инструментов 1 и 2 относительно оси головки, а также разница осевьпс сил, действзгтощих на инструменты 1 и 2 диаметром d и d.

Под действием опрокидьшаккдего момента оси инструментов смещаютс  с номинального положени , что в конечном итоге приводит к низкой точности обработки всей системы отверстий.

В процессе обработки отверстий по мере углублени  инструментов в деталь на участках асимметричного нагружени  головки измен ют величины рабочих подач ка адого из участвующих инструментов 1 и 2 тем самым перераспредел ют соотношени  сил резани .

31Д

обеспечива  исключение суммарного опрокидывающего момента.

В случае совмещенной обработки от- версти стандартным и комбинированным инструментами (фиг.1) при 1, 12. d d, d на участке сверлени  ин

струментами d, и d с целью исключени  опрокидывающего момента подачу S назначают меньшей S, На участке когда начинает резать развертка d, осева  сила Р резко возрастает на этом шпинделе, поэтому,исключа  внов образовавшийс  опрокидывающий момент подачу S;( инструмента d увеличивают На следующем участке, когда сверло закончит свою работу, осева  сила Р резко уменьшаетс , поэтому подачу S инструмента d, уменьшают либо увели

чивают подачу S инструмента d,. При этом изменение величин подач инструментов следует выбирать в пределах допустимого, по возможности соблюда  условие одновременного завершени  работы всех инструментов,

В случае одновременной обработки системы отверстий в детал х с переменной твердостью по длине отверсти  (сборные заготовки) сверление в детали с твердостью НВ СФиг.2) производитс  инструментами d,d при с одинаковой подачей S,S. На участке врезани  инструмента d, в деталь с Т1вердостью НВ сборки осева  сила Р, возрастает, поэтому с целью исключени  опрокидывающего момента величину S уменьшают по сравнению с величиной S, Затем на участке (фиго 3) врезани  второго инструмента в деталь с твердостью НВ уменьшают и величину подачи S, т„ё, на этом участке S,S.

Далее на участке перехода инструмента dg из детали с твердостью HBj в деталь с твердостью НВ осева  си- ла Р„ на этом инструменте уменьшаетс , поэтому величину подачи S увели чивают. При прохождении такого же участка инструментом d увеличивают величину его подачи до ,. При этом несмотр  на то, что глубины отверстий одинаковы, инструмент d. закончит свою работу раньше, поэтому на выходе кз обработанного отверсти  исключа  опрокидьшающий момент, к нему необходимо приложить силу Р, На участке выхода из отверсти  инструмента к последнему прилагают силу Р Р.

Лл  того, чтобы определить, какие осевых сил нужно назначить на каждом инструменте с цельк} исключени  опрокидывающего момента, необходимо по известной формуле определить фактические величины осевых сил, действующих на инструменты при

S , выбирают по лимитирующему минимальному диаметру инструмента. Далее определ ют, какими должны быть величины осевых сил, чтобы опрокидывающий момент был исключен.

В случае одновременной обработки системы отверстий, диаметры которых d при в неравножестких де

тал х минутна  додача инструментов одинакова. На первом участке (фиг,6) их совместной работы опрокидьшакнций головку момент от сил Pj и Р уравновешивают внешней силой Р . На втором участке (фиг. 7), когда инструмент d закончил работу, а инструмент d, ее продолжает, опрокидьшающий головку момент от сил Р, и Р уравновешивают внешней силой Р.

В случае совмещенной обработки системы отверстий стандартными и комбинированными инструментами (фиг.8) обработка отверстий проводитс  сверлом d. и сверлом-разверткой dj и d,

причем d d.

при 1, 1

На пер

вом участке одновременно работают два сверла d, и d. Опрокидывающий головку момент, образованный осевыми силами Р( и Pg, уравновешивают внешней силой Р. На втором участке (фиг.9) при врезании развертки d и выходе сверл d и d,j. из обработанных отверстий на развертку действует осева  сила Р. Опрокидьшающий головку момент, образованный последней , уравновешивают силой Р, увеличенной до Pj .

Дл  нахождени  величины и направлени  действи  опрокидывающего момента определ ют значени  осевых сил, лри этом соблюдают-. следунщее соотношение

ре

(S;+uS; )-л1хУ+ У + О,

S- осева  сила резани  1-го инструмента, как функци  его подачиi подача i-ro. инструмента

uS; - дополнительна  подача

i-го инструмеиTaj X;, Y - координаты расположени 

тАоп

1-го инструмента;

Р. - дополнительна  осева 

сила i X , Y - координаты расположени 

j-й внешней силы

Многошпиндельна  головка с меха- низмом регулировани  осевой подачи одного шпиндел  оснащена направл ющими скалками 3 и 4, жестко закрепленными посредством болтов 5 на столе 6 станка или зажимном приспо соблении 7. Многошпиндельна  головк выполнена в виде корпуса, состо щег из верхней 8 и нижней 9 частей, В верхней части 8 корпуса соосно приводной шестерне 10 посредством под- шипника 1,1 установлена дополнительна  косозуба  шестерн  12, на торце которой установлен сменньй профильный кулачок 13. В нижней части корпуса 9 выполнены выступы, в которых посредством подшипников 14 и крышек 15 размещены инструментальные шпиндели 16 головки.

На одних концах шпинделей установлены шестерни 17, св занные с приводной шестерней 10, а на других осевые инстрзл енты 1 и 2, Шпиндель 16 с инструментом 1, нагруженным большей осевой силой (инструт гент большего диаметра), выполнен с возможностью осевого перемещени  и подпружинен пружиной 18 относительно нижней части 9 корпуса головки к профильному кулачку 13. Возможность вращени  и осевого перемещени  шпиндел  16 в корпусе может быть достигнута посредством подшипника скольжени  (не показано), либо путем беззазорного чередовани  конических колец 19 и шариков 20. Кроме тогОд одна из цилиндрических скалок 4 выполнена с продольной лыской, а скалка 3 - в виде косозубой рейки, образующей кинематическое соединение с, косозубой шестерней t2.

Б корпусе ззжи1 1ного приспособле- ни  7 соосно инстру {6нтам 1 и 2 на к выходе из обрабатываемой детали установлены регулируе 4ые приемники 21 из обработанных отверстий детали 22. Приемник 21 выполнен в виде подпружиненных сменной пружиной 23 телескопических стаканов 24 и 25, в одном

JQ г 20 25

- х 4041946

из KOTopbix посредством подшипника 26 установлен приемный элемент 27, а в другом - регулировочна  гайка 28.

Многошпиндельна  головка с механизмом регулировани  осевой подачи нескольких шпинделей содержит размещенные в корпусе посредством подшипников 29 и 30 скольжени  инструментальные шпиндели 16 с инструментами 1 и 2, а посредством подшипников 11 качени  размещена приводна  шестерн  10.

На шпиндел х 16 жестко закреплены шестерни 17, а при помощи подшипников

31качени  установлены круглые рейки 32, Шпиндели 16 подпружинены в осевом направлении относительно корпуса пружинами 18, а шестерни 17 образуют кинематическое соединение с приводной шестерней 10. В корпусе на горизонтальных ос х 33 установлены шестерни 34 - 36, образующие кинематические соединени , причем шестерни 34 и 35 образуют соединение между рейкой 32 крайнего шпиндел  16 и скалкой 3, а шестерн  36 - между рейками

32инстру1 ентальных шпинделей 16. Кроме того, на рейках 32 выполнены выступы 37 с прорез ми под фиксирующие от проворота штифты 38. Штифты 38 соединены с корпусом посредством резьбы.

Головка с механизмом регулировани  осевой подачи одного шпиндел  работает следукицим образом.

Крут щий момент от шпиндел  станка через хвостовик, приводную шестерню 10, шестерни 17 и шпиндели 16 передаетс  инструментам 1 и 2.

При сообщении головке рабочей подачи она скользит по направл ющим скалкам 3 и 4. Со стороны обрабатываемой детали 22 на каждый инструмент 1 и 2 во врем  обработки дей ствует сво  осева  сила, завис ща , например, от величины диаметра ин- стр -шита. В результате на головку действуют неура вковешенные нагрузки, стрем щиес  опрокинуть ее, В предла- 50 гаемом устройстве происходит компенсаци  этих.нагрузок за счет того,что один из шпинделей 16 имеет скорость рабочей подачи головки, а другому сообщаетс  .ина  скорость (в данном слу- 55 чае меньша ). Это происходит за счет того, что при перемещении головки вниз косозуба  шестерн  12 поворачиваетс  вокруг своей оси из-за соеди30

35

7UOA1

нени  с косозубой рейкой скалки 3. Шестерн  12 поворачивает кулачок 13, а подпружиненный к нему шпиндель 16 передвигаетс  в осевом направлении согласно профилю кулачка 13. В результате за счет разности скоростей рабочих подач происходит уравновешивание осевых сил (осева  сила находитс  в степенной зависимости с ра

бочей подачей инструмента).

Вследствие различи  величин подач инструментов один из них заканчивает работу быстрее, поэтому в конце обработки начинают работать приг емники 21 инструментов, настроенные на ту или иную уравновешивающую силу . На выходе из обработанного отверсти  на своем пути вращающийс  инструмент встречает приемный эле- мент 27. Элемент 27 увлекаемый инструментом ,, начинает вращатьс  и перемещатьс  вместе с подвижным стаканом 25, при этом пружина 23 начинает сжиматьс , создава  уравнове- шивающую головку осевую силу. «При обратном ходе головки все подвижные части устройства возвращаютс  в исходное положение.

Головка с механизмом регулировани  осевой подачи нескольких шпинделей работает следзтощим образом,

От шпиндел  станка через хвостовик , приводную шестерню 10 и шестерни 17 вращение передаетс  рабочим шпиндел м 16 и инструментам 1 и 2. При сообщении головке рабочей подачи она перемещаетс  по направл ющей скалке 3. Со стороны обрабатываемой детали на каждый инструмент 1 и 2 во врем  обработки действует сво  осева  сила. Разница осевых сил способствует возникновению асимметричных нагрузок, действующих на головку . Дл  совмещенной обработки различными инструментами предусмотрено то, что диапазон рабочих подач при развертывании находитс  выше, чем при сверлении, поэтому в конструкци головки предусмотрено уравновешивание осевых сил, действующих на раз- личные по конструкции инструменты з счет уменьшени  величины рабочей подачи одного инструмента 1 (сверла) и увеличени  подачи другого инструмента 2 (развертки). Это происходит следующим образом.

При перемещении головки вниз по скалке 3 с рейкой привод тс  во вра

948

щение mecTBpiiH 34 и 35, которые через рейку 32 перемещают крайний шпиндель 16 в осевом направлении, задава  ему и инструменту 1 отставание от скорости рабочей подачи всей головки . Перемещение крайнего шпиндел  вызывает вращение шестерни 36 и перемещение второго шпиндел  16 с инструментом 2, но уже со скоростью, большей величины рабочей подачи головки , и крайнего шпиндел  16 с ин- CTpyi-jeHTOM 1.

Пружины 18 предназначены дл  исключени  зазоров в зубчатом механизме перемещени  шпинделей, а также дл  облегчени  возврата подвижных частей головки в исходное состо ние.

Предлагаема  конструкци  головки позвол ет сообщать инструментальным шпиндел м существенно различные величины подач, что обеспечивает уравновешивание осевых сил при совмещенной обработке группы отверстий различными по конструкции осевыми инструментами.

Claims (4)

1. Способ обработки отверстий инструментами , при котором последним сообщают подачу различной величины и в зависимости от подачи нагружают инструменты различными силами резани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности посредством исключени  суммарного опрокидывающего момента, на инструменты воздействуют различными по величине дополнительными осевыми силами, причем на инструменты с меньшей подачей действуют большей дополнительной осевой силой, а на инструменты с большей подачей действуют меньшей дополнительной осевой силой, при этом соблюдают следующее соотношение

ре Ь , ( 2 Т

Р; (s;iiS; ). +

доа I л Р 4xI-Yj 0,

осева  сила резани  1-го

иистр}, мента, как функци  его подачиJ

подача i-ro инструмента, дополнительна  подача

д.-го инструмента, коо|. Д 1наты расположени  i-ro HHCTpjTvteHTai

Р 1

- дополнительна  осева  сила 1

Xj, Y- - координаты расположени  j-й внешней силы.

2.Многошпиндельна  головка дл  обработки отверстий в корпусе которой размещены приводна  шестерн , кинематически св занна  с шестерн ми 1инструментальных шпинделей, и на- правл к ца  скалка, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности, головка снабжен. механиз- |мом регулировани  осевой подачи по |крайней мере одного пшиндел  и жестко |св занной со скалкой зубчатой рейкой,

Iуставовленной с возможностью взаимо- {действи  с механизмом, причем по Iкрайней мере один из шпинделей выползней подпружиненным и установлен с |возможностью осевого перемещени  от- носительно корпуса.

3.Головка по п. 2, о г л и ч а- ю щ а   с   тем, что механизм ре .±±Фцв .1

гулировани  осевой подачи шпиндел  выполнен в виде размещенной livOaKCK- ально приводной шестерне косозубой шестерни, предназначенной дл  взаимодействи  с зубчатой рейкой скалки , котора  выполнена косозубой, и закрепленного на косозубой шестерне соосно последней кулачка, причем указанный шпиндель установлен с возможностью взаимодействи  с кулачком.

4. Головка по п. 2, о т л и ч а - ю щ а   с   тем, что механизм регулировани  осевой подачи шпинделей выполнен в виде расположенных коак- сиально им круглых зубчатых реек, предназначенных дл  установки последних подшипников, размещенных на шпиндел х валов, расположенных в корпусе перпендикул рно ос м шпинделей и установленных на валах шестерен , кинематически св зывающих зубчатую рейку на скалке и круглые зубчатые рейки.

Физ. 2

Фиг,3

ФигЛ

}

Фиг. 5

..0

2

1 J

Л.«-«..««««s-l

:ВjT

Ти--L

V

,« /t 1

J I

2E

Wf.

f

fe/