УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ СТОЛА-СПУТНИКА Российский патент 1998 года по МПК B23Q3/00 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в станках типа обрабатывающий центр и автоматических линиях.

Известен стол металлорежущего станка, на котором базирование стола-спутника осуществляется при помощи цилиндрического и ромбического пальцев, которые взаимодействуют со стенками втулок с цилиндрическими отверстиями, установленных неподвижно в расточки стола-спутника. Базирование по высоте производится на плоские базирующие элементы расположенные в плоскости перпендикулярной осям пальцев и жестко связанные с основанием [1]
Недостатком вышеуказанного устройства является низкая точность базирования стола-спутника, вследствие неизбежных зазоров в сопрягаемых цилиндрических фиксирующих элементах и невысокая износоустойчивость, определяемая малой площадью контакта пальца и втулки.

Известно устройство для фиксации и закрепления приспособлений-спутников, содержащее основание с закрепленными на нем коническими штырями и установленные в отверстиях приспособлений-спутников конические втулки, предназначенные для размещения штырей. Втулки выполнены цанговыми и установлены в отверстиях приспособлений-спутников с возможностью перемещения и подпружинены в направлении основания [2]
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности компенсации угловых погрешностей установки штырей и втулок, а также изменение угла конической части втулки по мере износа поверхностей ее сопряжения с приспособлением-спутником, что приводит к линейному контакту конических поверхностей и, как следствие этого, прогрессирующему их износу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для базирования стола-спутника, содержащее основание, в котором установлены выполненные в виде конических пальцев (один из пальцев срезан), фиксирующие элементы предназначенные для взаимодействия со стенками конических втулок, установленных с возможностью перемещения при помощи резьбовых пробок в цилиндрических расточках стола-спутника и механизм прижатия стола-спутника с прижимной плитой [3]
Недостатками данного устройства являются:
невозможность получить точное сопряжение конических поверхностей пальца и втулки, т.к. устройство не позволяет скомпенсировать погрешности установки пальцев и втулок по углу и координатам их положения в плоскости основания и вследствие этого ухудшается точность базирования;
необходимость применения срезанного пальца и ограниченного количества базирующих пальцев (не более двух), что налагает ограничение на общую площадь сопрягаемых базирующих элементов и как следствие уменьшается время сохранения точности базирования из-за их износа;
отсутствует возможность автоматической компенсации зазора, возникающего в результате износа пальца и втулки;
повышенный износ пальца и втулки, вследствие того, что стол-спутник в начале процесса базирования может иметь смещение относительно конических пальцев и, следовательно, базирование стола-спутника происходит на всей величине хода зажима и сопряжено с преодолением значительных сил трения между столом-спутником и прижимной плитой, т.к. необходимо преодолевать радиальные составляющие сил трения на конических поверхностях.

необходимость очень высокой точности изготовления всех элементов устройства в случае обеспечения взаимозаменяемости спутников при базировании на одну и ту же систему пальцев;
низкая надежность, т.к. применение конических втулок сопрягаемых со столом-спутником по посадке с натягом, при условии возможности попадания охлаждающей жидкости в микрозазоры между втулкой и спутником может привести к коррозии поверхностей и, как следствие, к невозможности производить компенсацию износа.

Задачей изобретения является повышение точности базирования стола-спутника, увеличение долговечности работы базирующих элементов и автоматическая компенсация их износа, повышение надежности, снижение трудоемкости изготовления и ремонта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для базирования стола-спутника, содержащем основание, в котором установлены выполненные в виде конических пальцев фиксирующие элементы, предназначенные для взаимодействия со стенками конических втулок, установленных на столе-спутнике, и механизм прижима стола-спутника с прижимной плитой, согласно изобретению, конические пальцы связаны с основанием через плоские упругие элементы, причем последние имеют возможность упругой деформации относительно основания, при этом пальцы имеют возможность самоустановки в конических втулках. Отличием является также то, что конические пальцы при самоустановке имеют возможность как углового перемещения, так и перемещения вдоль своей оси. Новым является и то, что прижимная плита взаимодействует со столом-спутником через систему тел качения, расположенных в эластичных сепараторах.

Точность базирования повышается вследствие применения упругого плоского элемента, который позволяет коническому пальцу перемещаться вдоль своей оси и поворачиваться на некоторый угол, компенсируя неточности изготовления и установки базирующих элементов, но обладает большой жесткостью в плоскости перпендикулярной осям пальцев. Увеличение общей площади сопряжения базирующих элементов увеличивает их долговечность, одновременно происходит автоматическая компенсация их износа, т. к. сопряжение конусного пальца и втулки происходит с натягом вследствие деформации упругого элемента и часть перемещения за счет деформации может быть использована для компенсации износа.

Передача прижимного усилия на спутник через систему тел качения исключает возникновение значительных усилий в плоскости перпендикулярной оси базирующих конусных пальцев, т.к. трение скольжения между прижимной плитой и столом-спутником заменяется на трение качения. Связь прижимной плиты и стола-спутника через систему тел качения разгружает упругие элементы от боковых нагрузок, одновременно уменьшая износ пальцев и втулок, а применение эластичных сепараторов для удержания тел качения позволяет возвращать их в исходное состояние после каждого цикла зажима стола-спутника и служит для защиты тел качения от попадания загрязнений.

Отсутствие точных сопрягаемых поверхностей типа направляющих втулок, как у прототипа, повышает надежность устройства.

Снижение требований к точности изготовления деталей, кроме конических поверхностей, позволяет снизить трудоемкость изготовления устройства и облегчить его ремонт.

Устройство для базирования стола-спутника изображено на чертежах, где на фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1, на фиг. 3 позиция 1 на фиг. 1.

Устройство (фиг. 1) содержит, основание 1, на котором установлены выполненные в виде конических пальцев 2, фиксирующие элементы, связанные с основанием посредством плоского упругого элемента 3 и прижимных колец 4 фиксируемых болтами 5 (фиг. 2). Конические пальцы 2 связаны с плоским упругим элементом 3, например при помощи кольца 6, шайбы 7 и гаек 8 (фиг. 2). На столе-спутнике 9 с возможностью перемещения по стыку (фиг. 2) при помощи болтов 10 закреплена втулка 11, в которой выполнено коническое отверстие сопрягаемое с коническим пальцем 2. Приспособление снабжено механизмом прижатия стола-спутника 9 (фиг. 1), состоящее из поршня 12, жестко связанного с основанием 1 и гильзы 13, жестко связанной с прижимной плитой 14. Гильза 13 имеет возможность осевого перемещения в стакане 15. Прижимная плита 14 взаимодействует со столом-спутником 9 непосредственно (на фиг. не показано) или через систему тел качения 15 с подпятником 16 (фиг. 3), который прижимает стол-спутник 9 к платикам 17 (фиг. 1). Подпятник 16 связан с возможностью горизонтального перемещения с прижимной плитой 14 посредством эластичного сепаратора 18, центрирующих втулок 19, винта 20 и прижимной пружины 21. Через каналы в пальце 2, штуцер 22 и шланг 23 производится подача сжатого воздуха для обдува конических поверхностей пальцев 2 и втулок 11 (фиг. 2). На основании 1 установлены технологические пальцы 24 (на фиг. 1 показано условно пунктиром) для предварительного базирования стола-спутника 9.

При предварительной наладке устройства на основании 1 устанавливаются конические пальцы 2, предпочтительно в количестве 4 штук, которые связаны с основанием 1 при помощи упругого элемента 3, например тонкостенной стальной мембраны, выполненной из пружинной стали, которая при помощи легко деформируемого кольца 6, выполненного, например из меди и установленного в коническую расточку упругого элемента 3, с помощью шайбы 7 и гаек 8 создает беззазорное соединение конического пальца 2 и упругого элемента 3. Упругий элемент 3 в свою очередь закреплен в расточках основания 1 при помощи прижимного кольца 4 и болтов 5. На конические пальцы 2 устанавливается стол-спутник 9 с закрепленными на нем предварительно с помощью болтов 10 и возможностью горизонтального смещения коническими втулками 11. При этом положение стола-спутника 9 в плоскости перпендикулярной осям пальцев 2 определяется, например, системой технологических пальцев 24, закрепленных на основании 1. Высота конических пальцев 2 выбрана таким образом, что стол-спутник 9 в неприжатом состоянии устанавливается с некоторым зазором X между столом-спутником 9 и платиками 17.

При окончательной наладке устройства в полость под поршнем 12 подается под давлением масло и производится прижим стола-спутника 9 к платикам 17 при помощи прижимной плиты 14. При осуществлении прижима плоские упругие элементы 3 деформируются в направлении усилия зажима, а также компенсируют угловые погрешности установки пальцев 2 и втулок 11. После этого производится окончательная фиксация конических втулок 11 с помощью болтов 10. Временные технологические пальцы 24 убираются. Если на одну и ту же систему конических пальцев 2 необходимо установить несколько столов-спутников 9 то операция по установке стола-спутника 9 повторяется необходимое число раз.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении после совмещения осей конического пальца 2 и конической втулки 11, закрепленной на столе-спутнике 9, последний опускается при помощи гильзы 13 и прижимной плиты 14, которые перемещаются относительно основания 1 в стакане 15. При этом конический участок пальца 2 входит в коническую расточку втулки 11. В начальный момент, до приложения усилия P, фиксирующего стол-спутник на платиках 17, между опорной поверхностью последнего и столом-спутником образуется зазор X (на фиг. 1 показан пунктиром).

После приложения усилия P к столу-спутнику 9 оно передается на стол-спутник 9 через систему тел качения 15, например, шариков, которые при зажиме позволяют подпятникам 16 смещаться относительно стола-спутника 9 на величину начальной неопределенности установки последнего на прижимную плиту 14, когда она находится в верхнем крайнем положении. При смещении подпятника 16 эластичный сепаратор 18, выполненный, например, из резины или полиуретана, деформируется и выполняет функцию сепаратора для тел качения и служит для защиты от попадания загрязнений. При этом начальная центровка сепаратора 18 производится при помощи втулок 19, а связь подпятника 16 и стола-спутника 9 осуществляется при помощи винта 20 и прижимной пружины 21. По мере увеличения усилия P, прилагаемого к столу-спутнику, конический палец 2 полностью входит в коническую часть втулки 11, деформирует упругие элементы 3 в пределах упругих деформации на величину зазора X, при этом происходит самоустановка конических пальцев 2, а стол-спутник 9 прижимается к платикам 17, обеспечивая фиксацию стола-спутника 9 на базовой плите 1.

Перед каждой сменой стола-спутника 9 производится обдув конических поверхностей пальцев 2 и втулок 11. Обдув производится при помощи системы подвода сжатого воздуха, состоящей из штуцера 22 и гибкого шланга 23, от источника сжатого воздуха (на фиг. не показано).

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает следующие технико-экономические преимущества.

1. Повышение точности базирования является следствием применения плоского упругого элемента, который позволяет коническому пальцу самоустанавливаться. В процессе самоустановки палец перемещается вдоль своей оси и поворачивается на некоторый угол, компенсируя неточности изготовления и установки базирующих элементов, при этом перемещение пальцев в плоскости, перпендикулярной их осям, не происходит, т.к. плоские упругие элементы обладают большей жесткостью по отношению к силам, которые могут действовать в этой плоскости. Беззазорное сопряжение конических пальцев и втулок и является фактором повышающим точность базирования. Поскольку данное устройство позволяет применять большее, чем у прототипа количество базирующих элементов, увеличивается общая площадь сопряжения базирующих элементов возрастает их долговечность, а также происходит автоматическая компенсация их износа, т.к. сопряжение конусного пальца и втулки происходит с натягом вследствие деформации упругого элемента и часть перемещения за счет деформации может быть использована для компенсации износа.

2. Передача прижимного усилия на стол-спутник через систему тел качения исключает возникновение значительных усилий в плоскости перпендикулярной оси базирующих конусных пальцев, т.к. трение скольжения между прижимной плитой и столом-спутником заменяется на трение качения. Смещение прижимной плиты относительно стола-спутника является следствием неопределенности начального положения стола-спутника перед зажимом. Связь прижимной плиты и стола-спутника через систему тел качения разгружает упругие элементы от боковых нагрузок, одновременно уменьшая износ пальцев и втулок, а применение эластичных сепараторов для удержания тел качения позволяет возвращать их в исходное положение после каждого цикла зажима стола-спутника и служит для защиты тел качения от попадания загрязнений.

3. Отсутствие точных сопрягаемых поверхностей, типа направляющих втулок, как у прототипа, повышает надежность устройства, т.к. исключается их заклинивание.

4. Снижение требований к точности изготовления деталей, кроме конических поверхностей, позволяет снизить трудоемкость изготовления устройства и облегчить его ремонт.

Источники информации.

1. Авторское свидетельство СССР N 701765, кл. B 23 Q 17/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР N 3954963, кл. B 23 Q 3/00, 1988.

3. Авторское свидетельство СССР N 1516301, кл. B 23 Q 3/00, 1989 - прототип.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в станках типа обрабатывающий центр и автоматических линиях. На основании установлены выполненные в виде конических пальцев 2 фиксирующие элементы, предназначенные для взаимодействия со стенками конических втулок 11, установленных на столе-спутнике. Конические пальцы 2 связаны с основанием через плоские упругие элементы, причем последние имеют возможность упругой деформации относительно основания, при этом пальцы имеют возможность самоустановки в конических втулках. Прижимная плита взаимодействует со столом-спутником через систему тел качения, которые расположены в эластичных сепараторах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для базирования стола-спутника, содержащее основние, в котором установлены выполненные в виде конических пальцев фиксирующие элементы, предназначенные для взаимодействия со стенками конических втулок, установленных на столе-спутнике, и механизм прижима стола-спутника, имеющий прижимную плиту, отличающееся тем, что конические пальцы связаны с основанием через дополнительно введенные плоские упругие элементы, причем последние имеют возможность упругой деформации относительно основания, а пальцы имеют возможность самоустановки в отверстиях конических втулок стола-спутника. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено системой тел качения, размещенных в эластичных сепараторах, а прижимная плита имеет возможность взаимодействия со столом-спутником через эту систему тел качения.