СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОНИЧЕСКИХ СОПРЯГАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B23B5/38 B23B41/06 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для обработки конических сопрягаемых поверхностей на деталях, например, наружных и внутренних биконических поверхностей на кольцах амортизатора.

Известен станок для обработки конических поверхностей, содержащий шпиндельную головку, продольную каретку с установленным на ее поперечных салазках перед линией центров суппортом и плиту с закрепленным копиром, устройство снабжено дополнительным суппортом и копиром, установленным на поперечных салазках за линией центров станка, а суппорт, установленный перед линией центров, снабжен устройством для независимой установки резца на глубину резания, при этом контуры обоих суппортов установлены с возможностью поворота и фиксации в заданном положении [1]
Недостатками устройства являются низкая точность обработки, связанная с обработкой по контуру, сложность конструкции, необходимость замены копиров при смене изделия, невозможность обработки деталей, имеющих биконические сопряженные поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому является станок для обработки конических сопрягаемых поверхностей, содержащий установленные на станине шпиндельные головки с механизмами закрепления заготовок, продольный суппорт с резцедержателями, расположенными в корпусе поворотного приспособления и под углом к оси шпинделя, а механизм поворота каждого резцедержателя выполнен в виде зубчатореечной передачи, зубчатое колесо которой закреплено на резцедержателе, а на концах рейки выполнены поршни, размещенные в введенных в станок цилиндрах, установленных в корпусе поворотного приспособления [2]
Недостатком данного станка является низкая точность обработки деталей с сопрягаемыми биконическими поверхностями вследствии того, что они обрабатываются на разных шпиндельных головках, которые имеют каждая свою погрешность установки, кроме того, обработка деталей проводится и при различном положении подвижных частей продольного суппорта, что также снижает точность обработки.

Предлагаемый станок для обработки конических сопрягаемых поверхностей содержит установленную на станине шпиндельную головку с механизмом закрепления заготовки, продольный суппорт, расположенный под углом к оси шпинделя, привод продольной подачи каретки суппорта, установленный на каретке суппорта резцедержатель, оснащенный поворотным приспособлением, в котором резцедержатель находится в корпусе с цапфами, установленном с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси поворота резцедержателя с механизмом фиксации углового положения корпуса на каретке суппорта, на станине станка дополнительно установлено устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем, обеспечивающее параллельность оси поворота резцедержателя оси шпинделя, механизм фиксации углового положения корпуса на каретке продольного суппорта, выполненный в виде зажима для цилиндрической поверхности цапфы корпуса и состоящий из прихвата, втулки и ручки, устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем состоит из двух пар конических зубчатых колес, из которых первое колесо закреплено неподвижно на станине станка, а последнее на одной из цапф корпуса, в котором находится резцедержатель, и через вал третьего колеса, установленный с возможностью поворота в центрирующем отверстии каретки продольного суппорта и ось которого перпендикулярна оси поворота корпуса, соединен с вторым колесом с возможностью перемещения вала третьего колеса в отверстии второго колеса, при этом второе колесо установлено на кронштейне, закрепленном на направляющих продольного суппорта с возможностью поворота в центрирующем отверстии кронштейна, а колеса соединены таким образом, что обеспечивают разворот оси резцедержателя в направлении, противоположном развороту основания продольного суппорта, устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем состоит из ползуна, установленного в направляющих на станине станка с возможностью взаимодействия торцевой поверхностью ползуна, параллельной оси шпинделя, с боковой поверхностью корпуса, параллельной оси поворота резцедержателя, устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем состоит из ползуна, установленного с возможностью перемещения параллельно оси шпинделя, на котором установлен индикатор положения с возможностью взаимодействия его измерительного наконечника с боковой поверхностью корпуса, параллельной оси поворота резцедержателя.

При этом повышается точность обработки конических сопрягаемых поверхностей за счет того, что детали, имеющие такие поверхности, обрабатывают с использованием одной и той же настройки по углу суппорта продольной подачи и одной и той же шпиндельной головки.

На фиг. 1 изображен станок, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант ориентирующего устройства поворота корпуса с использованием ползуна, установленного в направляющих и взаимодействующего с боковой поверхностью корпуса; на фиг. 4 вариант ориентирующего устройства с использованием индикатора положения; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 2.

Станок содержит станину 1 с закрепленной на ней шпиндельной головкой 2, на шпинделе 3 которой установлен сменный механизм 4 закрепления заготовки. На станине 1 установлен под углом α к оси шпинделя 3 продольный суппорт 5, направляющие 6 которого базируются цилиндрическим выступом 7 в центрирующем отверстии 8 станины 1. На направляющих 6 продольного суппорта 5 установлен привод подачи 9, например гидроцилиндр, шток которого связан с кареткой 10 продольного суппорта 5. На каретке 10 установлен корпус 11 с цапфами 12 и 13 с возможностью угловой ориентации относительно каретки 10. На корпусе 11 установлен резцедержатель 14 с возможностью поворота его вокруг собственной оси на 180^o, необходимого для последовательной обработки конических поверхностей, от поворотного приспособления 15, закрепленного на корпусе 11. Причем поворотное приспособление 15 может быть выполнено в виде одной из известных конструкций, например в виде реечно-шестеренной передачи, управляемой гидроцилиндрами. На станке можно обрабатывать детали как с наружными, так и с внутренними коническими поверхностями, для чего необходимо использование сменных механизмов 4 закрепления заготовки, а на резцедержателе 14 закреплены резцовые блоки 16 в соответствии с видом и размерами обрабатываемой конической поверхности. Кроме этого, ось поворота резцедержателя 14 должна быть параллельна оси вращения шпинделя 3. Это обеспечивается устройством 17 ориентации оси поворота корпуса 11 с резцедержателем 14, обеспечивающим параллельность оси поворота резцедержателя 14 оси шпинделя 3 при любом установочном повороте направляющих 6 продольного суппорта 5 в отверстии 8 станины 1. Устройство 17 ориентации состоит из четырех конических зубчатых колец 18, 19, 20 и 21, общее передаточное отношение которых i 1. Причем первое колесо 18, центрированное в отверстии 8 станины 1, крепится в нем неподвижно, а последнее колесо 21 крепится на цапфе 13 корпуса 11. Колесо 21 соединено с третьим колесом 20, вал 22 которого установлен с возможностью поворота в центрирующем отверстии 23 каретки 10 продольного суппорта 5 и ось которого перпендикулярна оси поворота корпуса 11, соединен с вторым колесом 19 с возможностью перемещения вала 22 вдоль отверстия 24 колеса 19. Второе колесо 19 установлено на кронштейне 25, закрепленном на направляющих 6 продольного суппорта 5 с возможностью поворота в центрирующем отверстии 26 кронштейна 25. Причем колеса 18, 19, 20, 21 установлены таким образом, что разворот направляющих 6 в отверстии 8 и корпуса 11 относительно каретки 10 осуществляется в противоположных направлениях. В конечном угловом положении корпус 11 закрепляется на каретке 10 механизмом 27 фиксации углового положения корпуса 11 на каретке 10. Механизм 27 фиксации состоит из прихвата 28, втулки 29, установленных в отверстии 30 каретки 10 с возможностью взаимодействия с цилиндрической поверхностью цапфы 13, и ручки 31, установленной на резьбовом конце прихвата 28 с возможностью взаимодействия с торцем втулки 29. На станине 1 расположены путевые переключатели 32, 33, 34, взаимодействующие с упором 35, закрепленным на каретке 10 продольного суппорта 5.

Устройство ориентации 17 может быть выполнено в виде дополнительного суппорта, ползун 36 которого установлен в направляющих 37 с возможностью взаимодействия торцевой поверхностью 38, которая параллельна оси шпинделя 3, с боковой поверхностью 39 корпуса 11, параллельной оси поворота резцедержателя 14. Гидроцилиндр 40 осуществляет постоянный поджим ползуна 36 к поверхности 39 корпуса 11.

В случае невозможности реализации одного из вышеописанных ориентирующих устройств, оно может быть выполнено в виде ползуна 36, установленного в направляющих 37 с возможностью перемещения параллельно оси шпинделя. На ползуне 36 установлен индикатор 41 положения с возможностью взаимодействия его измерительного наконечника 42 с боковой поверхностью 39 корпуса 11, параллельной оси поворота резцедержателя 14. Ползун 36 соединен со штоком цилиндра 40 настроечного перемещения ползуна 36. Цилиндры 9, 40 соединены с гидростанцией и блоком управления (не показаны).

Станок работает следующим образом. Вначале на шпиндель 3 шпиндельной головки 2 устанавливают соответствующий сменный механизм 4 закрепления заготовки. Затем продольный суппорт 5 устанавливают под заданным углом a к оси шпинделя 3, при этом направляющие 6, базирующиеся цилиндрическим выступом 7 в центрирующем отверстии 8 станины 1 разворачивают относительно станины на угол a, при этом шестерня 19, установленная в центрирующем отверстии 26 кронштейна 25, закрепленного на направляющих 6, обкатывается по неподвижной шестерне 18, закрепленной в отверстии 8. При этом поворот шестерни 19 через вал 22, соединенный подвижно с отверстием 24 в шестерне 19 и установленный в центрирующем отверстии 23 каретки 10, предается шестерне 20, которая поворачивает шестерню 21, закрепленную на цапфе 13, и корпус 11 с резцедержателем 14, резцовым блоком 16 и поворотным приспособлением 15 разворачивается на угол в противоположном направлении. После этого механизмом 27 фиксации углового положения корпуса 11 его закрепляют от поворота вокруг оси на цапфах 12 и 13. При этом прихват 28 и втулку 29 стягивают в отверстии 30 каретки 10 с помощью рукоятки 31, расположенной на резьбовом конце прихвата 28. Прихват 28 и втулка 29 своими радиусными поверхностями сжимают цилиндрическую поверхность цапфы 13, фиксируя ее положение относительно каретки 10.

Ориентация оси поворота корпуса 11 при использовании механизма с ползуном 36, установленным в направляющих 37, осуществляется следующим образом.

Цилиндр 40 создает усилие поджима ползуна 36 торцевой поверхностью 38 к боковой поверхности 39 корпуса 11, при этом осуществляется плотный постоянный контакт поверхностей 38 и 39, обеспечивающий параллельность оси поворота резцедержателя 14 и оси шпинделя 3. Затем фиксируют положение корпуса 11 механизмом 27.

Ориентация оси поворота корпуса 11 с использованием индикатора положения 41 осуществляется следующим образом. Измерительный наконечник 42 вводят в соприкосновение с боковой поверхностью 39 корпуса 11. При этом ползун 36 с закрепленным на нем индикатором 41 положения совершает в направляющих возвратно-поступательные движения под действием гидроцилиндра 40, вручную разворачивается корпус 11 относительно каретки 10, добиваясь, чтобы показания индикатора 41 оставалось постоянным во время перемещения вдоль поверхности 39. В этом положении корпус 11 закрепляют механизмом 27 фиксации.

После окончания настройки осуществляют обработку, при этом деталь закрепляют в сменном механизме 4 и цилиндром 9 подачи сообщают каретке 10 в направляющих 6 продольную подачу, при этом упор 35, закрепленный на каретке 10 взаимодействует с путевыми переключателями 32, 33, 34 и формирует цикл работы станка. Переключатели 32 и 34 обеспечивают управление гидроцилиндром подачи, а переключатель 33 обеспечивает управление поворотом резцедержателя 14 вокруг своей оси.

Цикл работы станка следующий. При взаимодействии упора 35 с переключателем 34 включается рабочая продольная подача каретки 10 суппорта 5, при этом обрабатывается одна из конических поверхностей. Далее упор 35 взаимодействует с переключателем 33, осуществляя поворот резцедержателя 14 вокруг оси, и обрабатывается другая коническая поверхность. При взаимодействии упора 35 с переключателем 32 происходит реверс подачи и каретка 10 выводит из обработанного отверстия резцовый блок 16, установленный на резцедержателе 14. При достижении упором 35 переключателя 34 цикл прекращается.

Цикл работы станка можно изменять, переустанавливая переключатели и обеспечивая этим изменение последовательности их работы.

Станок был изготовлен на базе модернизированного токарно-винторезного станка модели 16К20. Обработка деталей колец амортизатора на нем обеспечила получение прилегания сопрягаемых биконических поверхностей на 85 92 общей площади контактирования. У деталей, обработанных по заводской технологии, прилегание составило 38 67 что свидетельствует о нестабильности заводского технологического процесса. При этом возрастает вероятность "схватывания" контактирующих поверхностей между собой при работе амортизатора.

Использование: изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для обработки конических сопрягаемых поверхностей на деталях. Сущность изобретения: станок для обработки конических сопрягаемых поверхностей содержит установленную на станине 1 шпиндельную головку 2, на шпинделе 3 которой установлен сменный механизм 4 закрепления заготовки. На станине под углом к оси шпинделя 3 установлен продольный суппорт 5 с кареткой 10, связанной с приводом подачи 9. На каретке 10 с возможностью угловой ориентации относительно каретки установлен корпус 11, на котором установлен резцедержатель 14 с возможностью поворота его вокруг собственной оси с закрепленным на резцедержателе 14 резцовым блоком 16. Для обеспечения рабочего цикла станка на станине 1 расположены путевые переключатели 32, 33, 34, взаимодействующие с упором 35, закрепленным на каретке 10 продольного суппорта 5. Конструкция станка оснащена устройством ориентации оси поворота корпуса 11 с резцедержателем 14, обеспечивающим параллельность оси поворота резцедержателя 14 оси шпинделя 3. 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Станок для обработки конических сопрягаемых поверхностей, содержащий установленную на станине шпиндельную головку с механизмом закрепления заготовки, продольный суппорт, расположенный под углом к оси шпинделя, привод продольной подачи каретки суппорта, установленный на каретке суппорта резцедержатель, оснащенный поворотным приспособлением, отличающийся тем, что резцедержатель находится в корпусе с цапфами, установленном с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси поворота резцедержателя, с механизмом фиксации углового положения корпуса на каретке суппорта, на станине станка дополнительно установлено устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем, обеспечивающее параллельность оси поворота резцедержателя оси шпинделя. 2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что механизм фиксации углового положения корпуса на каретке продольного суппорта выполнен в виде зажима для цилиндрической поверхности цапфы корпуса и состоит из прихвата, втулки и ручки. 3. Станок по п. 1, отличающийся тем, что устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем состоит из двух пар конических зубчатых колес, из которых первое колесо закреплено неподвижно на станине станка, а последнее на одной из цапф корпуса, в котором находится резцедержатель, и через вал третьего колеса, установленный с возможностью поворота в центрирующем отверстии каретки продольного суппорта и ось которого перпендикулярна оси поворота корпуса, соединен с вторым колесом с возможностью перемещения вала третьего колеса в отверстии второго колеса, при этом второе колесо установлено на кронштейне, закрепленном на направляющих продольного суппорта с возможностью поворота в центрирующем отверстии кронштейна, а колеса таким образом соединены, что обеспечивают разворот оси резцедержателя в направлении, противоположном развороту основания продольного суппорта. 4. Станок по п. 1, отличающийся тем, что устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем состоит из ползуна, установленного в направляющих на станине станка с возможностью взаимодействия торцевой поверхностью ползуна, параллельной оси шпинделя, с боковой поверхностью корпуса, параллельной оси поворота резцедержателя. 5. Станок по п. 1, отличающийся тем, что устройство ориентации оси поворота корпуса с резцедержателем состоит из ползуна, установленного с возможностью перемещения параллельно оси шпинделя, на котором установлен индикатор положения с возможностью взаимодействия его измерительного наконечника с боковой поверхностью корпуса, параллельной оси поворота резцедержателя.