МНОГОРЕЗЦОВАЯ ГОЛОВКА Российский патент 1996 года по МПК B23B29/32 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано на токарных и других станках для продольного и фасонного точения и т. п.

Известна многорезцовая головка (авт.св. СССР N 639650, кл. B 23 B 5/12, 1979), содержащая корпус с радиальными направляющими, в которых размещены резцедержатели. Резцедержатели посредством двуплечих рычагов связаны с кулачками, выполненными в одном кулачковом диске, который установлен на валу ведомого венца планетарного редуктора. При этом ведущий венец планетарного редуктора связан с тормозным устройством.

В известной головке резцедержатели связаны с приводом их радиального перемещения посредством сложной кинематической цепи, состоящей из планетарного редуктора, кулачкового диска, двуплечих рычагов, что снижает жесткость привода радиального перемещения резцедержателей за счет зазоров в сопряжениях отдельных элементов привода, вызывает повышение вибрации резцов, снижающие их стойкость.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является многорезцовая головка (авт. св. СССР N 1546210, кл. B 23 B 5/12, B 23 B 29/32, 1990), принятая в качестве прототипа, содержащая корпус, резцедержатели, установленные на концах валов, смонтированных в соосных отверстиях корпуса, выполненных равномерно по окружности с центром на оси вращения, параллельно оси корпуса. На тех же валах в корпусе жестко закреплены инерционные грузы, охваченные снаружи плоским резиновым кольцом. Для повышения надежности работы головки валы связаны между собой посредством механизма, состоящего из зубчатых колес, смонтированных на валах и находящихся в зацеплении со съемными шестернями, установленными на осях, закрепленных на корпусе между валами.

Основным недостатком известной головки являются повышенные вибрации резцов из-за изгибных колебаний валов резцедержателей, а также их крутильных колебаний, особенно при горизонтальном расположении оси вращения головки, что снижает стойкость резцов.

Изгибные колебания валов резцедержателей возникают под действием переменной силы резания, вызванной переменным сечением срезаемого слоя, так как режущее лезвие каждого резца перемещается по дуге окружности.

Крутильные колебания каждого вала возникают под действием переменного момента силы тяжести инерционного груза, жестко закрепленного на валу, вследствие периодического изменения плеча, а также относительного направления действия этой силы при вращении головки. Причем механизм, связывающий между собой валы в головке-прототипе, не устраняет этих колебаний, так как зубчатые колеса указанного механизма и инерционные грузы установлены на валах в разных местах.

Изобретение предназначено для достижения технического результата, т.е. снижения вибраций резцов при резании путем снижения изгибных колебаний валов резцодержателей за счет взаимоуравновешивания сил резания, а также путем снижения крутильных колебаний валов резцедержателей, особенно при горизонтальном расположении оси вращения головки, за счет взаимоуравновешивания моментов силы тяжести инерционных грузов.

Цель достигается тем, что в многорезцовой головке, состоящей из корпуса, по меньшей мере двух резцедержателей, закрепленных на валах, концы которых с возможностью поворота установлены в корпусе параллельно его оси и равномерно по окружности соосной корпусу, механизма поворота резцедержателей, выполненного в виде жестко закрепленных на валах корпуса инерционных грузов, и механизма отвода резцедержателей, механизм отвода резцедержателей выполнен в виде закрепленной на каждом инерционном грузе возвратной пружины, при этом каждый инерционный груз снабжен пальцем, а сама головка снабжена установленным соосно корпусу и с возможностью поворота вокруг его оси кольцевым поводком с пазами, предназначенными для размещения пальцев инерционных грузов, а также головка снабжена выполненной в виде замкнутого кольца общей подшипниковой опорой, в которой установлены расположенные со стороны резцедержателей концы каждого вала.

Изобретение позволит снизить изгибные колебания валов резцедержателей под действием переменной силы резания, поскольку конец каждого вала со стороны резцедержателя установлен в общей подшипниковой опоре, что позволяет уравновесить силы резания, действующие на резцы и вызывающие изгиб валов резцедержателей. Для уравновешивания сил резания необходимо также, чтобы каждой резец снимал с заготовки одинаковый припуск, т.е. чтобы валы резцедержателей поворачивались синхронно. Это достигается за счет того, что кольцевой поводок контролирует перемещение инерционных грузов при вращении головки благодаря расположенным в его пазах пальцам, которыми снабжены инерционные грузы. Положение каждого пальца и связанного с инерционного груза определяется углом поворота поводка и формой паза. При одинаковой форме всех пазов поводка инерционные грузы вместе с валами резцедержателей будет поворачиваться синхронно.

Изобретение позволит также снизить крутильные колебания валов резцедержателей, возникающие под действием переменного момента силы тяжести инерционных грузов, так как инерционные грузы головки кинематически связаны между собой посредством механизма, состоящего из пальца, которым снабжен каждый инерционный груз, и кольцевого поводка с пазами для размещения пальцев инерционных грузов. Кольцевой поводок через пальцы воспpинимает момент силы тяжести каждого инерционного груза, причем суммарный момент силы тяжести инерционных грузов, действующий на поводок по часовой стрелке, уравновешивается моментом, действующим против часовой стрелки.

Снижение изгибных и крутильных колебаний валов резцедержателей головки позволит снизить вибрации резцов при резании и, следовательно, повысить из стойкость.

Кроме того, изобретение позволит упростить конструкцию головки, так как вместо довольно сложного механизма синхронного поворота валов резцедержателей головки-прототипа, в котором на каждый вал приходится зубчатое колесо, шестерня и ось, в изобретении использован механизм, содержащий лишь палец, которым снабжен каждый инерционный груз, и общий кольцевой поводок.

Изобретение может также повысить точность обработки, так как концы валов со стороны резцедержателей установлены в общей подшипниковой опоре, что исключает их относительное смещение под действием силы резания в радиальном направлении, т.е. в направлении получаемого размера.

На фиг. 1 изображена многорезцовая головка; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 4.

Многорезцовая головка состоит из корпуса, включающего соосные фланцы 1, 2 и ограничительный кожух 3, которые жестко соединены между собой, резцедержателей 4, закрепленных на концах валов 5, которые установлены в соосных отверстиях фланцев 1 и 2, выполненных равномерно по окружности в центром на оси вращения, параллельно оси корпуса. На тех же валах 5 в пространстве между фланцами 1 и 2 жестко закреплены инерционные грузы 6, выполненные в виде одинаковых тел произвольной формы, центр тяжести которых расположен как можно дальше от места их установки на валах 5.

Каждый инерционный груз 6 снабжен закрепленным на его боковой поверхности пальцем 7, который введен в сквозной паз кольцевого поводка 8, установленного соосно корпусу с возможностью поворота вокруг его оси. При этом каждый инерционный груз 6 связан с корпусом возвратной пружиной 9. Один конец пружины 9 надет на штифт 10, закрепленный на инерционном грузе 6, а другой конец надет на крюк 11, закрепленный на втулке 12, жестко установленной в корпусе вдоль его оси.

Концы валов 5 со стороны резцедержателей 4 связаны между собой посредством общей подшипниковой опоры 13, выполненной в виде замкнутого кольца. В отверстия опоры 13 с возможностью поворота установлены втулки 14, каждая из которых с помощью болта 15 закреплена на торце вала 5 вдоль его оси.

Каждый резец 16 состоит из режущей головки f и резьбового стержня h, установленного в отверстия ушков l резцедержателя 4, выполненного в виде клеммы. С помощью гайки 17, установленной на окончании резьбового стержня h резца 16, его режущая головка f закреплена на резцедержателе 4, а сам резцедержатель 4, за счет стягивания ушков l, закреплен на валу 5. Каждый инерционный груз 6 установлен на валу 5 посредством шпонки 18. В отверстия фланцев 1 и 2 вставлены вкладыши 19 и 20 из антифрикционного материала, а наружные торцы подшипников корпуса с одной стороны закрыты крышкой 21, а с другой шайбами 22.

Головка монтируется на шпинделе металлорежущего, например, токарного станка.

Головка работает следующим образом.

В исходном положении при неподвижном шпинделе станка под действием возвратных пружин 9 резцы 16 в наибольшей степени удалены от оси вращения головки.

Обрабатываемая деталь пропускается через шпиндель станка в центральное отверстие головки и закрепляется в суппорте или в держателе специального устройства, обеспечивающего только продольную подачу и исключающего проворачивание заготовки.

При вращении головки под действием центробежных сил инерционные грузы 6 вместе с валами 5 и резцедержателями 4 за счет пальцев 7, закрепленных на боковой поверхности инерционных грузов 6 и расположенных в пазах кольцевого поводка 8, выполненных для всех инерционных грузов 6 одинаковой формы, синхронно поворачиваются, перемещая резцы 16, срезающие с заготовки одинаковый припуск.

Упершись в ограничительный кожух 3 корпуса, инерционные грузы 6 останавливаются.

По завершении обработки при остановке вращения головки исчезают центробежные силы, действующие на инерционные грузы 6, и пружины 9 автоматически возвращают инерционные грузы 6, а вместе с ними резцедержатели 4 в исходное положение.

Головка допускает автоматизированную обработку деталей лишь при одностороннем вращении.

Настройка головки на размер производится в исходном положении по шаблону путем регулирования положения резцедержателей 4 на валах 5. При этом диаметр детали (шаблона), по которой производится настройка резцов определяется по формуле:

где

l₂ расстояние от оси поворота валов 5 до оси вращения головки;
l_и расстояние от оси поворота валов 5 до вершины резцов 16;
d_д диаметр обработанной детали;
Φ угол поворота инерционных грузов, определяемый экспериментально или с помощью расчетов.

Благодаря тому, что конец каждого вала со стороны закрепленного на нем резцедержателя в заявляемой головке установлен в общей подшипниковой опоре, выполненной в виде замкнутого кольца, за счет уравновешивания сил резания, которые благодаря неравномерному припуску имеют переменное значение, снижены изгибные колебания валов резцедержателей. При этом использование в изобретении механизма, связывающего между собой инерционные грузы и содержащего палец, которым снабжен каждый инерционный груз, и кольцевого поводка с пазами для размещения пальцев инерционных грузов, позволяет синхронно поворачивать валы резцедержателей, благодаря чему каждый резец срезает с заготовки одинаковый слой материала, что также способствует снижению изгибных колебаний валов резцедержателей.

Кроме того, использование указанного механизма, связывающего между собой инерционные грузы, в заявляемой головке позволяет снизить крутильные колебания валов резцедержателей за счет взаимоуравновешивания моментов силы тяжести инерционных грузов, воспринимаемых кольцевым поводком через пальцы инерционных грузов расположенные в пазах поводка.

За счет снижения изгибных и крутильных колебаний валов резцедержателей головки снижаются вибрации резцов при резании и, следовательно, повышается их стойкость.

Благодаря тому, что конец каждого вала со стороны резцедержателя в головке установлен в общей подшипниковой опоре, может быть повышена точность обработки, так как исключается относительное смещение валов резцедержателей под действием силы резания в радиальном направлении, т.е. в направлении получаемого размера.

Для самоцентрирования резцов в заявляемой головке использован очень простой механизм, который связывает между собой инерционные грузы, выполненный без винтовых и зубчатых пар, что упрощает и удешевляет заявляемую головку.

Для автоматизации отвода резцов от детали по завершении обработки в заявляемом изобретении каждый инерционный груз снабжен возвратной пружиной вместо одного общего резинового кольца, надетого на участки цилиндрических поверхностей инерционных грузов в головке-прототипе, что повышает надежность работы головки, упрощает ее сборку и ремонт. Каждый резец в заявляемом устройстве состоит из режущей головки и резьбового стержня, используемого как для закрепления режущей головки резца на резцедержателе, так и для закрепления самого резцедержателя, выполненного в виде клеммы, на валу. Это позволяет упростить конструкцию резцедержателей устройства и настройку головки на заданный размер.

Использование: в машиностроении для обработки металлов на токарных и других станках для продольного и фасонного точения. Сущность изобретения: головка состоит из корпуса, включающего соосные фланцы 1, 2 и ограничительный кожух 3, которые жестко соединены между собой, резцедержателей 4, закрепленных на концах валов 5, которые установлены в соосных отверстиях фланцев 1 и 2, выполненных равномерно по окружности с центром на оси вращения, параллельно оси корпуса. На тех же валах 5 в пространстве между фланцами 1 2 жестко закреплены инерционные грузы 6, выполненные в виде одинаковых тел произвольной формы, центр тяжести которых расположен как можно дальше от места их установки на валах 5. Каждый инерционный груз 6 снабжен закрепленным на его боковой поверхности пальцем 7, который введен в сквозной паз кольцевого поводка 8, установленного соосно корпусу с возможностью поворота вокруг его оси. При этом каждый инерционный груз 6 связан с корпусом возвратной пружиной 9. Один конец пружины 9 надет на штифт 10, закрепленный на инерционном грузе 6, а другой конец надет на крюк 11, закрепленный на втулке 12, жестко установленной в корпусе вдоль оси его. При вращении головки под действием центробежных сил инерционные грузы 6 вместе с валами 5 и резцедержателями 4 за счет пальцев 7, закрепленных на боковой поверхности инерционных грузов 6 и расположенных в пазах кольцевого поводка 8, выполненных для всех инерционных грузов 6 одинаковой формы, синхронно поворачиваются, перемещая резцы 16, срезающие с заготовки одинаковый припуск. 5 ил.

Многорезцовая головка, содержащая корпус, по меньшей мере два резцедержателя, закрепленных на валах, концы которых с возможностью поворота установлены в корпусе параллельно его оси и равномерно по окружности, соосной корпусу, механизм поворота резцедержателей, выполненный в виде жестко закрепленных на валах корпуса инерционных грузов, и механизм отвода резцедержателей, отличающаяся тем, что механизм отвода резцедержателей выполнен в виде закрепленной на каждом инерционном грузе возвратной пружины, при этом каждый инерционный груз снабжен пальцем, а сама головка снабжена установленным соосно корпусу и с возможностью поворота вокруг его оси кольцевым поводком с пазами, предназначенными для размещения пальцев инерционных грузов, а также головка снабжена выполненной в виде замкнутого кольца общей подшипниковой опорой, в которой установлены расположенные со стороны резцедержателей концы каждого вала.