КАЛИБРОВОЧНЫЙ СТАНОК Российский патент 1997 года по МПК B21C1/18 

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для чистовой размерно-упрочняющей обработки поверхностей. Наиболее близкими по технической сущности являются следующие устройства.

Цепной ползунковый механизм [1] преобразующий вращательное движение в поступательное. Устройство состоит из цепной передачи, ползуна, направляющих колонок и электродвигателя. Основным недостатком механизма является недостаточная прочность звеньев цепи либо чрезмерная громоздкость устройства при соблюдении прочности цепной передачи.

Механизм винторезного токарного станка [2] обеспечивает нарезание резьбы с изменяемым шагом. Механизм установлен на станине, имеет электродвигатель с клиноременной передачей и представляет собой винтовую пару "винт гайка". Недостатком механизма является его пониженная конструктивная жесткость ввиду значительного количества составляющих звеньев.

Механизм задней бабки токарно-винторезного станка (Технология конструкционных материалов под редакцией проф. Прейса Г.А. Киев: "Высшая школа", 1991, с. 245), состоящий из станины, винтовой передачи и ползуна (пиноли) с коническим отверстием, электродвигателя с клиноременной передачей. Недостатки механизма: наличие ручного привода ползуна; инструмент, закрепленный в конусном отверстии пиноли, позволяет вести обработку только в одном направлении; ограниченные технические возможности механизма.

Известен калибровочный станок для обработки металлов давлением [3] взятый за прототип и содержащий станину с расположенными на ней неподвижной опорой, соединенной направляющими колонками с траверсой, электродвигатель с клиноременной передачей, ползун с винтовой передачей.

Недостатком станка является ограниченная возможность выполнения технологических операций, наличие массивного вращающего маховика, низкая точность размеров по длине обрабатываемых деталей, отсутствие механизмов для обработки маложестких изделий и низкое качество обрабатываемых поверхностей.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей калибровочного станка за счет конструктивных изменений и повышение качества обрабатываемых изделий.

Цель достигается тем, что калибровочный станок, содержащий станину с установленными на ней неподвижной опорой, соединенной с траверсой параллельно расположенными направляющими колонками, электродвигатель с клиноременной передачей, ползун с винтовой передачей, дополнительно снабжен червячным редуктором, цепной передачей и рамой, при этом в неподвижной опоре, траверсе, раме, ползуне выполнено центральное отверстие, причем в ползуне, центральное отверстие выполнено со стороны, обращенной к неподвижной опоре в виде усеченного конуса, в котором размещены два конусных вкладыша, закрепленные резьбовой крышкой, имеющей центральное отверстие, при этом внутренняя поверхность вкладышей выполнена в виде полукруглых канавок, рама смонтирована на ползуне, в неподвижной опоре по обе стороны от центрального отверстия выполнены коаксиальные гнезда, в одном из которых размещена инструментальная обойма, симметрично относительно центральной оси опоры выполнено по два отверстия для свободного продольного перемещения направляющих колонок и рамы.

Наличие новых конструктивных элементов и взаимосвязи между ними свидетельствуют о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Новые элементы конструкции работают на достижение технического результата, который обуславливает изобретательский уровень заявленного технического решения следующим образом.

Червячный редуктор используется для снижения частоты вращения винтовой пары, а следовательно, и линейной скорости ползуна. Такая кинематика позволяет получать относительно высокое усилие деформирования при небольшой мощности электродвигателя. Червячный редуктор, по сравнению с другими аналогичными механизмами, является конструктивно простым, компактным и имеет передаточное отношение, большее, чем, например, у цилиндрического редуктора.

Цепная передача выполняет две функции. Во-первых, она является кинематическим звеном между силовой установкой и рабочим органом ползуном, в во-вторых, она дополнительно снижает линейную скорость ползуна. Цепная передача по сравнению, например, с клиноременной позволяет передавать значительно большее усилие, а по сравнению с зубчатой кинематически более простая и менее шумная.

Центральное отверстие со стороны торца ползуна, обращенное к неподвижной опоре и выполненное в виде усеченного конуса, используется для установки и закрепления обрабатывающего инструмента или толкателя. Отверстие выполнено центральным, чтобы ось инструмента совпадала с осью обрабатываемой детали. В противном случае деформирование вызовет искривление изделия. Конусное отверстие выполнено усеченным, чтобы при закреплении инструмента или толкателя конусные вкладыши имели свободное перемещение и не упирались в дно. Форма отверстия в виде усеченного конуса позволяет надежно закреплять хвостовик обрабатываемого инструмента. Если отверстие выполнить цилиндрическим, то необходимо использовать оснастку и хвостовики с высокой точностью выполнения сопрягаемых поверхностей и применять весьма большое зажимное усилие.

Конусные вкладыши позволяют располагать и фиксировать инструмент в осевом положении. Конусная форма вкладышей соответствует конфигурации центрального отверстия, что необходимо для точного и надежного закрепления инструмента. Центральная полукруглая канавка предназначена для размещения шейки хвостовика инструмента. Использование канавки другой формы, например в виде призмы, экономически и технологически не целесообразно. Количество вкладышей обусловлено удобством их установки и обслуживания. Если их число будет больше двух, то необходимо дополнительное устройство в виде сепаратора, что значительно усложняет конструкцию инструментального узла.

Резьбовая крышка используется в качестве силового элемента для закрепления инструмента или толкателя. Резьбовое соединение является наиболее простым и универсальным, а самоторможение обеспечивает безопасность работы калибровочного станка. Применение других элементов, например клиновых или эксцентриковых, значительно усложняет конструкцию и снижает ее надежность.

Использование рамы, закрепленной на ползуне, расширяет технологические возможности станка и позволяет обрабатывать длинноременные, маложесткие детали, например, редуцированием.

Центральное отверстие и коаксиальные гнезда в неподвижной опоре служат для установки инструментальной обоймы в одно из двух положений, что значительно расширяет технологические возможности станка и снижает размеры станины. Коаксиальное расположение гнезд необходимо для исключения искривления заготовки или инструмента при деформировании. Две пары гладких отверстий, симметрично расположенных относительно центральной оси, служат для размещения направляющих колонок и рамы. Отверстия гладкой формы необходимы для возвратно-поступательного перемещения направляющих колонок в продольном направлении. Их количество обусловлено числом направляющих колонок. Направляющие колонки, соединенные траверсой, служат для повышения устойчивости маложестких обрабатываемых деталей. Центральное отверстие в траверсе служит для размещения сменной втулки, через которую проходит обрабатываемая деталь. Отсутствие направляющих колонок с траверсой приведет к искривлению или потере устойчивости маложестких деталей при обработке.

Положительный эффект изобретения заключается в расширении технологических возможностей станка за счет конструктивного решения. Достигается такой эффект тем, что в неподвижной опоре выполнено центральное отверстие и два коаксиальных гнезда, в каждом из которых возможно размещение обрабатываемых инструментов. Использование рамы, закрепленной на ползуне, расширяет номенклатуру обрабатываемых деталей и число выполняемых технологических операций. Отверстие в виде усеченного конуса, выполненное в торцевой части ползуна, используется для размещения конусных вкладышей с центральным отверстием, в котором с помощью резьбовой крышки закрепляется инструмент и толкатель.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники позволило выявить техническое решение, содержащее признак, сходный с признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, использование механизма, содержащего станину, неподвижную опору, траверсу, винтовую передачу, направляющие колонки. В известном решении (Артаболевский И.И. Механизмы в современной технике. М. Наука, 1971, с. 102) механизм для хозяйственных нужд, включающий перечисленные элементы, применяется в бытовых условиях для изготовления (путем давления) соков из плодов овощей и фруктов, для отжима творожной массы и других продуктов, для колки орехов и т.д.

В известном решении (Человек и машины. Под. ред. Л.Н. Расторгуева. М. Мир, 1986, с. 259), которое используется в бытовой и оргтехнике, например в печатающих устройствах, использование ползуна с направляющими колонками и рамой обеспечивает изображение графических символов по всему полю печатного листа.

Совокупность признаков в заявляемом техническом решении позволяет при использовании калибровочного станка выполнять комплекс технологических операций волочение, калибрование, дорнование, раздачу, проводить технологические испытания и т. д.

Сочетание деталей и механизмов калибровочного станка обеспечивает новое свойство, не присущее механизмам для бытовых нужд, а именно расширение технологических возможностей оборудования и возможность изготовления деталей типа осей, роликов, переходников, втулок, цилиндров и т. д. При этом обеспечивается чистовая, упрочняющая и высокоточная обработка поверхностей.

Таким образом, новый механизм взаимодействия деталей и механизмов обуславливает новое свойство заявляемого устройства: расширение технологических возможностей станка и повышение качества обрабатываемых поверхностей. Это позволяет признать предложенное решение соответствующим критерию "изобретательский уровень", поскольку в объекте, к которому относится решение, проявляется новое свойство, обеспечивающее достижение нового технического результата.

На чертеже представлена кинематическая схема калибровочного станка.

Калибровочный станок состоит из станины 1 с расположенными на ней электродвигателем 2 с клиноременной передачей 3 и червячным редуктором 4. Цепная передача 5 соединена с ползуном 6 через винтовую передачу 7. Рама 8 смонтирована на ползуне 6. В торце ползуна 6, обращенного к неподвижной опоре 9, выполнено центральное отверстие в виде усеченного конуса 10, в котором расположено два конусных вкладыша 11, закрепленные резьбовой крышкой 12, имеющей центральное отверстие, при этом внутренняя поверхность вкладышей 11 выполнена в виде полукруглых канавок 13. В неподвижной опоре 9 выполнено центральное отверстие 14, а по обе стороны от него коаксиальные гнезда 15, в одном из которых размещена инструментальная обойма 16. В неподвижной опоре 9 симметрично относительно центральной оси 14 выполнено по два отверстия, в которых размещены направляющие колонки 17, соединенные траверсой 18, и рама. В основании станины 1 расположены масляный насос 20, резервуар 21 и электродвигатель 22.

Калибровочный станок работает следующим образом.

Процесс редуцирования.

В коаксиальное гнездо 15, расположенное в неподвижной опоре 9 со стороны ползуна 6, устанавливается инструментальная обойма 16. В центральное отверстие 13, образованное вкладышами 11, устанавливается направляющий толкатель, закрепляемый и фиксируемый в центральном отверстии в виде усеченного конуса 10 с помощью резьбовой крышки 12. Заготовка устанавливается в регулируемом по высоте желобке (на фиг. 1 не показано) так, чтобы она соосно совпадала с осью инструментальной обоймы 16. Далее включается электродвигатель 2, вращение шкива передается через клиноременную передачу 3, червячный редуктор 4, цепную передачу 5, винтовую передачу 7 на ползун 6 с толкателем, который перемещает в продольном направлении заготовку. Проходя через канал инструментальной обоймы 16, заготовка деформируется, принимает заданную форму и попадает на приемный лоток (на фиг. не показан). Для снижения трения в зоне деформации в калибровочном станке предусмотрен резервуар 21 с маслом, которое подается масляным насосом 20, с приводом 22.

Процесс дорнования.

Вместо толкателя в центральное отверстие вкладышей 11 помещается рабочий инструмент (дорн), а заготовка устанавливается в опоре, размещенной в коаксиальном гнезде 15. Перемещение дорна осуществляется от ползуна 6 через систему передач и электродвигатель 2.

Процесс волочения (калибрования). Инструментальная обойма 16 размещается в коаксиальном гнезде 15 со стороны траверсы 18. В центральное отверстие 13 конусных вкладышей 11 устанавливается тяга, которая соединяется с заготовкой, проходящей через канал инструментальной обоймы 16. Траверса 18 с отверстием 19 и колонками 17 служит для повышения устойчивости и жесткости при обработке длинномерных заготовок. Рама 8 обеспечивает жесткость системы при деформировании и позволяет выполнять редуцирование длинных деталей с помощью траверсы 18 и колонок 17. Для выполнения технологических испытаний предусмотрена специальная оснастка.

Использование калибровочного станка позволяет выполнять калибрование, волочение, дорнование, редуцирование и другие технологические операции, связанные с холодным формообразованием деталей машин. При этом обеспечивается высокое качество обрабатываемых поверхностей, повышаются механические характеристики материала и обеспечивается высокая стабильность размеров поперечных сечений металлоизделий по длине обработки.

Использование: холодная обработка металлов давлением и поверхностным пластическим деформированием; чистовая размерно- упрочняющая обработка деталей машин. Целью изобретения является формообразование металлических изделий точным пластическим деформированием в условиях единичного и серийного производства. Сущность изобретения: калибровочный станок состоит из станины с расположенными на ней электродвигателем с клиноременной передачей и червячным редуктором. Цепная передача соединена с ползуном через винтовую передачу. Рама смонтирована на ползуне. В торце ползуна, обращенного к неподвижной опоре, выполнено центральное отверстие в виде усеченного конуса, в котором расположено два конусных вкладыша, закрепленные резьбовой крышкой, имеющей центральное отверстие, при этом внутренняя поверхность вкладышей выполнена в виде полукруглых канавок, образующих центральное отверстие. В неподвижной опоре выполнено центральное отверстие, а по обе стороны от него - коаксиальные гнезда, в одном из которых размещена инструментальная обойма. В неподвижной опоре, симметрично относительно центральной оси, выполнено по два отверстия, в которых размещены направляющие колонки, соединенные траверсой, и рама. Калибровочный станок работает в режиме, например, редуцирования следующим образом. В коаксиальное гнездо, расположенное в неподвижной опоре со стороны ползуна, устанавливается инструментальная обойма. В центральное отверстие, образованное вкладышами, устанавливается направляющий толкатель, закрепляемый и фиксируемый в центральном отверстии с помощью резьбовой крышки. Заготовка устанавливается в регулируемом по высоте желобке так, чтобы ее ось была соосна с осью инструментальной обоймы. Далее включается электродвигатель, вращение шкива передается через клиноременную передачу, червячный редуктор, цепную передачу, винтовую передачу на ползун с толкателем, который перемещает в продольном направлении заготовку. Проходя через канал инструментальной обоймы, заготовка деформируется, принимает заданную форму и попадает на приемный лоток. Калибровочный станок позволяет выполнять операции волочения, дорнования, редуцирования и другие, связанные с холодным формообразованием деталей машин. При этом обеспечивается высокое качество обрабатываемых поверхностей и повышаются механические характеристики материала. 1 ил.

Калибровочный станок, содержащий станину с установленными на ней неподвижной опорой, соединенной с траверсой параллельными направляющими колонками, электродвигатель с клиноременной передачей и ползун с винтовой передачей, отличающийся тем, что он снабжен рамой, червячным редуктором и цепной передачей, в неподвижной опоре, траверсе, раме и ползуне выполнены центральные соосные отверстия, при этом центральное отверстие ползуна выполнено на его поверхности, обращенной к неподвижной опоре в виде усеченного конуса, в котором размещены два конусных вкладыша, закрепленных резьбовой крышкой, имеющей центральное отверстие, внутренняя поверхность каждого из которых выполнена в виде полукруглых канавок, рама закреплена на ползуне, в неподвижной опоре по обе стороны от центрального отверстия выполнены коаксиальные гнезда, в одном из которых размещена инструментальная обойма, а симметрично относительно центральной оси опоры выполнено по два отверстия для свободного продольного перемещения направляющих колонок и рамы.