СТАН ДЛЯ НАКАТЫВАНИЯ ЗУБЬЕВ КОНИЧЕСКИХ КОЛЕС Российский патент 1994 года по МПК B21H5/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для накатывания методом пластического деформирования зубчатых конических колес как в холодном, так и в нагретом состоянии.

Цель изобретения - повышение качества накатки за счет обеспечения стабильности угла между осями шпинделей при накатывании и безударного отвода инструмента от детали по окончанию накатки при снижении энергозатрат и металлоемкости стана.

На фиг. 1 представлен стан для накатывания конических зубчатых колес в исходном состоянии, общий вид; на фиг. 2 - то же, в рабочем состоянии; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 и 2; на фиг. 4 - гидросхема управления станом.

Стан для накатывания зубьев конических колес содержит станину 1 с жестко закрепленной на ней аркой 2, установленный в станине шпиндель 3 для детали 4 с приводом 5 ее вращения. В арке 2 установлен шпиндель 6 для инструмента 7 с приводом 8 его вращения, размещенным на корпусе шпинделя 6.

Шпиндель 6 установлен под углом к оси шпинделя 3 в плоскости 9 накатывания, проходящей через точку 10 контакта инструмента 7 с деталью 4 при накатывании. При этом шпиндель имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения при помощи шарнирно-рычажного механизма 11, выполненного в виде силового гидроцилиндра 12, шток 13 которого шарнирно связан с двумя рычагами 14 и 15, другие концы которых связаны соответственно и также шарнирно со станиной и корпусом шпинделя 6. Корпус цилиндра 12 шарнирно закреплен на станине.

Оси крепления рычагов 14 и 15 со станиной и корпусом шпинделя 6 расположены на линии 16, проходящей в плоскости 9 накатывания параллельно оси 17 упомянутого шпинделя 6 через точку 10.

Стан снабжен дополнительным гидроциндром 19, размещенным параллельно шпинделю 6 в зоне между его корпусом и станиной 1 в плоскости накатывания 9 таким образом, что линия 16 крепления рычагов 14 и 15 расположена между осью 17 и осью дополнительного гидроцилиндра 18. Упомянутый гидроцилиндр размещен штоковой полостью в направлении перемещения шпинделя 6 в исходное положение. При этом его корпус шарнирно связан со станиной 1, а шток 19 также шарнирно - с корпусом шпинделя 6.

Корпус шпинделя 6 по всей длине снабжен двумя лапами 20, имеющими опорные 21 и силовые 22 направляющие поверхности, взаимодействующие с соответствующими опорными направляющими поверхностями 23 станины 1 и внутренними силовыми направляющими поверхностями 24 арки 2. При этом опорные поверхности 21 и 23 расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости накатывания 9, а силовые поверхности 22 и 24 выполнены в виде параллельных оси 17 и шпинделя 6 плоскостей, симметрично расположенных под углом β к плоскости накатывания 9.

В напорных магистралях, питающих гидроцилиндр 12 и дополнительный гидроцилиндр 18, установлены распределители 25 и 26 и пропорциональные предохранительные клапаны 27 и 28. Давления в напорных магистралях создаются с помощью насосов 29 и 30 гидростанции 31.

Стан работает следующим образом.

В исходном положении шпиндель 6 инструмента 7 находится в крайнем верхнем положении. При этом угол α между рычагами 14 и 15 и осью 17 максимальный. Шток 19 дополнительного гидроцилиндра 18 выдвинут, а шток 13 гидроцилиндра 12 втянут. Шпиндель 6 инструмента 7 удерживается в верхнем положении минимально необходимым давлением, которое обеспечивает пропорциональный предохранительный клапан 27. При этом с помощью распределителя 25 масло поступает в поршневую полость гидроцилиндра 18.

В это же время распределитель 26 находится в нейтральном положении, а пропорциональный предохранительный клапан 28 обеспечивает нулевое давление в напорной магистрали насоса 30, питающей гидроцилиндр 12. Распределитель 25 соединяет насос 29 со штоковой полостью гидроцилиндра 18, а распределитель 26 насос 30 - с поршневой полостью гидроцилиндра 12. При этом клапан 27 создает давление, необходимое для "холостого" перемещения гидроцилиндра 12. "Холостое" перемещение шпинделя 6 инструмента 7 идет до момента контакта его с деталью 4.

Далее распределитель 25 соединяет насос 29 с поршневой полостью гидроцилиндра 18. В результате клапан 28 плавно увеличивает давление в поршневой полости гидроцилиндра 12, что обеспечивает рабочую подачу инструмента 7 и накатку детали 4. Клапан 27 создает противодавление в гидроцилиндре 18, которое обеспечивает радиальное усилие N на корпус шпинделя 6 инструмента 7, величина которого больше радиальной составляющей R, от усилия накатывания Q воздействующей на противоположный инструменту конец шпинделя. После завершения процесса накатки клапан 28 плавно уменьшает давление в поршневой полости гидроцилиндра 12 до нуля, а распределитель 26 соединяет насос 30 со штоковой полостью гидроцилиндра 12. Происходит безударный отвод шпинделя инструмента посредством гидроцилиндра 18.

В стане холостые перемещения шпинделя с соответствующим только его массе усилием производятся дополнительным гидроцилиндром, что приводит к значительному снижению энергозатрат, поэтому дополнительный гидроцилиндр выполнен с параметрами (диаметр поршня и шток) по крайней мере вдвое меньше соответствующих параметров силового гидроцилиндра.

Из-за того, что холостые перемещения шпинделя инструмента осуществляются дополнительным гидроцилиндром, условия работы силового гидроцилиндра позволяют сократить длину рычагов до H/2 < l < Н, где Н - величина хода шпинделя 6, величину хода его до величины меньше Н и увеличить угол α между рычагами и осью шпинделя инструмента до величины, лежащей в интервале: 60^о< α<90^о.

Такое исполнение шарнирно-рычажного привода обеспечивает уменьшение металлоемкости и габаритов стана.

Следует заметить также, что в процессе накатки, когда инструмент контактирует с деталью в точке накатывания с усилием Q при рабочей подаче шпинделя инструмента, в поршневой полости дополнительного гидроцилиндра создается противодавление, которое обеспечивает воздействие радиального усилия N на корпус шпинделя инструмента, величина которого больше радиальной составляющей R, воздействующей на противоположный инструменту конец шпинделя.

В результате такого перераспределения нагрузок при накатке корпус шпинделя по всей длине равномерно прижат к направляющим поверхностям арки. В итоге исчезает кромочный эффект и обеспечивается стабильность угла между осями шпинделей детали и инструмента, а следовательно повышается качество накатки.

Гидросистема заявляемого стана снабжена средством бесступенчатого управления регулированием давления в поршневых полостях силового и дополнительного гидроцилиндров, которое обеспечивает холостые перемещения шпинделя инструмента при минимальных давлениях в штоковой и поршневой полостях силового гидроцилиндра.

Это средство позволяет также при максимальном давлении в поршневой полости дополнительного гидроцилиндра в конце процесса накатывания (при калибровании) плавно снижать давление в поршневой полости силового гидроцилиндра до тех пор, пока усилие на штоке дополнительного гидроцилиндра не превысит усилие от шарнирно-рычажного привода. В результате произойдет безударный отвод инструмента от накатанной детали посредством дополнительного гидроцилиндра и вследствие этого качество накатанных зубьев также повысится.

Жесткая арка с внутренними направляющими поверхностями и соответствующие им поверхности на корпусе шпинделя инструмента, выполненные симметрично плоскости размещения осей шпинделей под углом к ней (эффект клина), обеспечивают жесткое беззазорное и безвибрационное перемещение шпинделя инструмента в процессе накатки, что также повышает качество накатываемых зубьев.

Следует заметить, что усилие накатки, развиваемое на практике силовым гидроцилиндром 12, достигает 75. . . 150 тс в то время, как масса шпинделя 6 не превышает 5 тс, т. е. гидроцилиндр 18 потребляет по сравнению с гидроцилиндром 12 значительно меньше энергии, поэтому диаметр поршня гидроцилиндра 18 выполнен по меньшей мере вдвое меньше диаметра поршня гидроцилиндра 12.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для накатывания методом пластического деформирования зубчатых конических колес как в холодном, так и в нагретом состоянии. Цель - повышение качества накатки за счет обеспечения стабильности угла между осями шпинделей при накатывании и безударного отвода инструмента от детали по окончанию накатки при снижении энергозатрат и металлоемкости стана. Стан содержит станину с направляющими, шпиндель детали, установленный в станине, шпиндель инструмента, приводы вращения инструмента и детали, гидросистему и силовой гидроцилиндр. Оси обоих шпинделей размещены в одной плоскости, проходящей через точку накатывания, под углом друг к другу, а взаимодействующие направляющие станины и шпинделя инструмента расположены перпендикулярно этой плоскости. Стан снабжен дополнительным гидроцилиндром, установленным параллельно оси шпинделя инструмента штоковой полостью в сторону отвода этого шпинделя в исходное положение и связанным шарнирно корпусом со станиной, а штоком - с корпусом шпинделя. Причем ось дополнительного гидроцилиндра расположена в плоскости размещения осей обоих шпинделей. Гидросистема стана содержит устройство бесступенчатого взаимосвязанного регулирования давления в поршневых полостях силового и дополнительного гидроцилиндров. Диаметр поршня дополнительного гидроцилиндра выполнен по меньшей мере вдвое меньше диаметра поршня силового гидроцилиндра. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. СТАН ДЛЯ НАКАТЫВАНИЯ ЗУБЬЕВ КОНИЧЕСКИХ КОЛЕС, содержащий станину с направляющими, закрепленную на ней арку с внутренними направляющими, шпиндель детали, установленный в станине, шпиндель инструмента, размещенный внутри арки с возможностью осевых перемещений и снабженный направляющими для взаимодействия с направляющими станины и арки, приводы вращения инструмента и детали, гидросистему и шарнирно-рычажный привод осевых перемещений шпинделя инструмента, выполненный в виде силового гидроцилиндра, шарнирно закрепленного на станине, шток которого шарнирно связан с двумя рычагами, закрепленными оппозитно инструменту соответственно на станине и корпусе шпинделя по линии, проходящей через точку накатывания параллельно оси шпинделя инструмента, причем оси обоих шпинделей размещены в одной плоскости, проходящей через точку накатывания, под углом друг к другу, а взаимодействующие направляющие станины и шпинделя инструмента расположены перпендикулярно к этой плоскости, отличающийся тем, что, с целью повышения качества накатки путем обеспечения стабильности угла между осями шпинделей при накатывании и безударного отвода инструмента от детали по окончании процесса накатки при снижении энергозатрат и металлоемкости, он снабжен дополнительным гидроцилиндром, установленным параллельно оси шпинделя инструмента штоковой полостью в направлении отвода этого шпинделя в исходное положение и связанным шарнирно корпусом со станиной, а штоком - с корпусом шпинделя инструмента и средством для бесступенчатого взаимосвязанного регулирования давления в поршневых полостях силового и дополнительного гидроцилиндров, причем ось дополнительного гидроцилиндра расположена в плоскости размещения осей обоих шпинделей, при этом линия закрепления рычагов шарнирно-рычажного привода расположена между осью шпинделя инструмента и осью дополнительного гидроцилиндра, взаимодействующие направляющие шпинделя инструмента и внутренние направляющие арки выполнены в виде двух параллельных оси шпинделя инструмента плоскостей, симметрично расположенных под углом к плоскости размещения осей шпинделей. 2. Стан по п. 1, отличающийся тем, что диаметр поршня дополнительного гидроцилиндра выполнен по меньшей мере вдвое меньше диаметра поршня силового гидроцилиндра. 3. Стан по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения его габарита, длина рычагов шарнирно-рычажного привода перемещений шпинделя инструмента выбрана из условий
H / 2 < l < H и 60^o < α < 90^o ,
где l - длина рычагов;
H - величина хода шпинделя инструмента;
α - угол между рычагом и осью шпинделя инструмента в его исходном нерабочем положении.