РЕЗЦОВАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ВЫРЕЗКИ ДИСКОВ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТАХ Российский патент 2003 года по МПК B23B45/00 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и предназначено для вырезки дисков в труднодоступных местах типа "глубоких колодцев" в энергетике, судостроении и других отраслях промышленности.

Одна из проблем, с которой встречаются при проведении таких работ, заключается в том, что вырезку дисков (отверстий) необходимо проводить на действующем оборудовании, но выведенном из эксплуатации для осуществления ремонтных работ или работ, связанных с модернизацией такого оборудования. Поэтому устройства и способы проведения работ, традиционно применяемые в заводских условиях, не могут быть применены в этом случае.

Известна резцовая головка [1], содержащая резцедержатель, связанный с приводом вращения и осевого перемещения, и устройство для фиксации резцовой головки на вырезаемом листе, включающее стержень, установленный в корпусе головки вдоль оси вращения резцедержателя, упорный фланец, установленный с возможностью перемещения по стержню и взаимодействующий с поверхностью листа, и крепежную гайку, установленную на стержне с возможностью взаимодействия с упорным фланцем.

При применении известного устройства [1] перед вырезкой диска, на листе выполняют отверстие, через которое пропускают стержень резцовой головки, а с противоположной стороны листа на стержень устанавливают упорный фланец и крепежную гайку. Недостатком известной резцовой головки является невозможность ее применения в местах, труднодоступных для ее закрепления, т.е. там, где исключена возможность доступа к внутренней стороне листа.

Известен накладной расточной станок, содержащий корпус - опору, установленный и закрепленный на обрабатываемой детали, механизм подачи и вращения резцедержателя [2]. Перед вырезкой диска на листе также выполняют предварительно отверстие, в которое вставляют центральный вал, с противоположной стороны листа на центральный вал устанавливают прижим и зажимают лист. Таким образом устройство [2] может быть применено только там, где имеется доступ к внутренней стороне листа. В рассматриваемом устройстве для удаления вырезанного диска необходимо разобрать все устройство, удалить его с обрабатываемой детали и только после этого можно извлечь вырезанный диск.

Известно также устройство для вырезки дисков из листов [3], включающее центральную неподвижную колонну, на которой установлен механизм крепления устройства к листу. На колонне установлен с возможностью перемещения червячный привод вращения резцов. Перемещение резцов осуществляется с помощью ручного привода, либо с помощью дополнительного механического привода, устанавливаемого на месте ручного привода.

Известное устройство не обеспечивает крепление вырезаемого диска, который после окончания резки проваливается вниз, при этом может произойти заклинивание режущего инструмента и его поломка.

Наиболее близким по своей технической сущности по отношению к заявляемому изобретению является резцовая головка [4] для вырезки дисков в металлических листах, содержащая корпус, резцедержатель, связанный с приводом его вращения и осевого перемещения, и устройство для сцепления вырезаемого диска с резцовой головкой, включающее втулку с шарнирно установленными и размещенными в пазах втулки элементами фиксации вырезаемого диска и средство перемещения элементов фиксации.

Конструкция резцовой головки [4] предназначена для вырезки дисков из листов незначительной толщины, поскольку средство крепления резцовой головки на листе должно его выгибать для удобства реза. Поэтому для вырезки дисков из листов в несколько десятков мм такое устройство не может быть применено. Кроме того, такое устройство не позволяет осуществить вырезку дисков в труднодоступных местах типа "глубоких колодцев", поскольку данное устройство не позволяет с его помощью извлечь вырезанный диск.

Предлагаемым изобретением решается задача извлечения вырезанного диска в труднодоступных местах типа "глубоких колодцев" с помощью резцовой головки.

Для достижения этого технического результата в резцовой головке для вырезки дисков в металлических листах, содержащей корпус, резцедержатель, связанный с приводом вращения и осевого перемещения, и устройство для сцепления вырезаемого диска с резцовой головкой, включающим втулку с шарнирно установленными и размещенными в пазах втулки элементами фиксации вырезаемого диска и средство перемещения элементов фиксации, согласно изобретению втулка с элементами фиксации вырезаемого диска установлена на нижнем конце винта пары "винт-гайка" осевого перемещения резцедержателя, а средство для перемещения элементов фиксации жестко зафиксировано на резцедержателе с возможностью охвата элементов фиксации, при этом верхний конец винта пары "винт-гайка" осевого перемещения резцедержателя установлен в корпусе резцовой головки с возможностью вращения и кинематически связан с приводом вращения резцедержателя, а гайка пары "винт-гайка" жестко соединена с резцедержателем.

Поставленная задача решается также тем, что элементы фиксации выполнены в виде нормально развернутых захватных рычагов.

Целесообразно захватные рычаги расположить равномерно по периметру втулки.

Предпочтительно средство для перемещения элементов фиксации выполнить в виде пустотелого цилиндра.

Целесообразно на внутренней поверхности пустотелого цилиндра, контактирующей с захватными рычагами, выполнить конусообразную расточку.

Отличительными признаками заявляемого изобретения от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является установка втулки с элементами фиксации вырезаемого диска на винте пары "винт-гайка" осевого перемещения резцедержателя, жесткая фиксация средства для перемещения элементов фиксации на резцедержателе с возможностью охвата элементов фиксации и установка верхнего конца винта пары "винт-гайка" осевого перемещения резцедержателя в корпусе резцовой головки с возможностью вращения и кинематической связи винта пары с резцедержателем, с которым жестко соединена гайка пары "винт-гайка".

Благодаря наличию этих признаков, при установке резцовой головки на канал, в котором необходимо вырезать диск, втулка с захватными рычагами охватывает грибковую головку, предварительно установленную на вырезаемом диске. При вращении резцедержателя, благодаря наличию кинематической связи между резцедержателем и винтом пары его осевого перемещения, осуществляется осевое перемещение резцедержателя и, как следствие этого перемещения - сведение захватных рычагов на грибковой головке с гарантированным зазором. В процессе вырезки диска резцедержатель и втулка с захватными рычагами вращаются в одну сторону. После вырезки диска резцовая головка удаляется вместе со сцепленным с ней вырезанным диском. При необходимости переточки резцов, резцовую головку вращают в противоположном направлении, при этом резцедержатель по винту пары "винт-гайка" поднимается вверх, пустотелый цилиндр освобождает захватные рычаги, которые автоматически разворачиваются и выходят из зацепления с грибковой головкой. Резцовая головка может быть извлечена для переточки резцов.

Предлагаемая резцовая головка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3, где:
фиг. 1 - общий вид резцовой головки, установленной на канале (продольный разрез);
фиг.2 - принципиальная кинематическая схема резцовой головки;
фиг. 3 - разрез по А-А (фиг. 1).

Резцовая головка 1 (фиг.1) содержит опорный фланец 2, который устанавливают и закрепляют винтами 3 на канале 4 для замедлителя ядерного реактора, в котором необходимо вырезать диск. На опорном фланце 2 смонтированы две идущие вниз диаметрально расположенные стойки 5, на нижних фланцах которых закреплен корпус 6 резцовой головки. В корпусе 6 установлен резцедержатель 7 с резцами 8 и привод вращения резцедержателя, состоящий из червячного колеса 9, установленного в подшипниковых опорах корпуса 6, и червяка 10, соединенного с двигателем 11 через коническую пару 12 зубчатых колес. Резцы 8 жестко закреплены в резцедержателе 7 с возможностью их извлечения (не показано) для переточки. Резцедержатель 7 снабжен механизмом подачи для его осевого перемещения относительно корпуса 6. Механизм подачи содержит пару 13 "винт-гайка", винт 14 которой своим верхним концом установлен в корпусе 6 с возможностью вращения, и сцепленную с винтом 14 гайку 15, жестко соединенную с резцедержателем 7. Соединение червячного колеса 9 с резцедержателем 7 осуществляется с помощью скользящего шпоночного соединения 16.

Винт 14 пары "винт-гайка" кинематически связан с приводом вращения резцедержателя 7 и содержит средство 17 разрыва этой связи, которое может быть выполнено в виде шариковой муфты предельного момента, состоящей из двух полумуфт 18 и 19, из которых полумуфта 18 с помощью скользящего шпоночного соединения сцеплена с валом 20, а вторая полумуфта 19 установлена с возможностью вращения на валу 20. Вышеуказанная кинематическая связь винта 14 с приводом вращения резцедержателя 7 выполнена в виде зубчатого колеса 21, жестко соединенного с винтом 14 и установленного в подшипниковой опоре корпуса 6 зубчатого колеса 22, сцепленного с зубчатым колесом 21 и жестко соединенного с полумуфтой 19, и двух зубчатых колес 23 и 24. При этом зубчатое колесо 23 установлено неподвижно на валу 20, а зубчатое колесо 24 выполнено заодно с червячным колесом 9. На верхнем конце винта 14 за пределами корпуса 6 расположен квадрат 25 под рукоятку ручного привода (не показана) перемещения резцедержателя. Зубчатые колеса 22 и 23 имеют одинаковое число зубьев, а число зубьев зубчатого колеса 24 больше на один зуб количества зубьев зубчатого колеса 21.

В нижней части корпуса 6 установлен зубчатый обод 26 с внутренним зубчатым зацеплением, с которым сцеплено зубчатое колесо 27, установленное в подшипниковой опоре корпуса 6 и имеющее квадрат 28 для ручного привода (не показан) его вращения.

Наружная поверхность зубчатого обода 26 установлена в опоре скольжения 29 и имеет равномерно расположенные на периферии зубчатого обода профильные поверхности 30, взаимодействующие через ползушки 31 с кулачками 32, установленными с возможностью поворота в корпусе 6.

На нижнем конце винта 14 пары "винт-гайка" установлена втулка 33 с шарнирно установленными и размещенными в пазах 34 втулки элементами фиксации вырезаемого диска, выполненными в виде нормально (постоянно) развернутых рычагов 35, расположенных равномерно по периметру втулки 33.

Средство для перемещения (сведения) захватных рычагов жестко зафиксировано на резцедержателе с возможностью охвата захватных рычагов и выполнено в виде пустотелого цилиндра 36, на внутренней поверхности которого, контактирующей с захватными рычагами 35, выполнена конусообразная расточка 37.

Работа резцовой головки осуществляется в следующей последовательности. До начала вырезки, в диске любым известным способом закрепляют грибковую головку 38, способную выдержать вес вырезаемого диска. Затем резцовую головку 1 опорным фланцем 2 устанавливают на торец канала 4 и фиксируют на канале винтами 3. После того как резцовая головка будет зафиксирована на канале 4, на квадрат 28 надевают рукоятку и осуществляют вращение зубчатого колеса 27 и сцепленного с ним зубчатого обода 26. При повороте зубчатого обода 26, его профильные поверхности 30 воздействуют через ползушки 31 на кулачки 32, разворачивают их и осуществляют фиксацию резцовой головки внутри канала 4 в месте, близком к вырезаемому диску.

При установке резцовой головки на канал 4, ее втулка 33 с нормально развернутыми захватными рычагами 35 охватывает грибковую головку 38.

Затем включают двигатель 11. Вращение от двигателя 11 через коническую пару 12 зубчатых колес, червяк 10 и червячное колесо 9 передается резцедержателю 7. Одновременно с вращением резцедержателя осуществляется его осевое перемещение относительно корпуса 6 резцовой головки 1 за счет передачи вращения через зубчатые колеса 24-23, полумуфты 18 и 19 и зубчатые колеса 22-21 гайки 15. Поскольку зубчатое колесо 21 имеет на один зуб меньше зубчатого колеса 24, это приводит к тому, что винт 14 пары "винт-гайка" начинает вывинчиваться из гайки 15. Но поскольку винт 14 своим верхним концом установлен в корпусе с возможностью вращения, но не имеет возможности линейного перемещения, его "вывинчивание" трансформируется в линейное перемещение гайки 15, а следовательно, резцедержателя 7. В результате такого перемещения пустотелый цилиндр 36 своей конической расточкой 37 войдет в контакт с захватными рычагами 35 и сведет их вокруг грибковой головки 38 с гарантированным зазором по периметру головки 38. Кинематическая связь между резцедержателем 7 и винтом 14 выполнена таким образом, что резцедержатель и винт вращаются в одну сторону с незначительным опережением вращения резцедержателя. Втулка 33 не имеет линейного перемещения, она вращается совместно с винтом 14, поэтому захватные рычаги 35 под действием центробежной силы будут стремиться развернуться на своих осях, способствуя тем самым обеспечению гарантированного зазора между захватными рычагами 35 и грибковой головкой 38.

В процессе осевого перемещения резцовой головки осуществляется вырезка диска. В случае возникновения каких-либо сил сопротивления процессу резания, произойдет разрыв кинематической связи между приводом вращения резцедержателя и средством его линейного перемещения путем размыкания полумуфт 18 и 19. Это перемещение полумуфты 18 вызовет отключение осевой подачи резцедержателя.

Для извлечения резцовой головки 1 для переточки ее резцов, двигатель 11 включают в обратную сторону. В этом случае за счет разницы в количестве зубьев зубчатых колес 21 и 24 гайка 15 начнет перемещаться вверх по винту 14, а вместе с ней резцедержатель 7 и пустотелый цилиндр 36. Конусообразная расточка 37 выйдет из контакта с захватными рычагами 35, а те, в свою очередь, в силу того, что всегда нормально развернуты, выйдут из зацепления с грибковой головкой 38. Вращение втулки 33 и возникающие в результате вращения центробежные силы будут дополнительно способствовать расцеплению захватных рычагов с грибковой головкой. После отключения привода вращения резцедержателя резцовая головка может быть удалена с канала 4.

После завершения операции по вырезке диска также произойдет разрыв известным способом кинематической связи между приводом вращения резцедержателя и средством его линейного перемещения, что также приведет к отключению осевой подачи резцедержателя. Но в этом случае пустотелый цилиндр будет продолжать охватывать захватные рычаги, поэтому резцовая головка будет продолжать оставаться в сцепленном состоянии с вырезаемым диском. А поэтому при удалении резцовой головки с канала 4 вместе с ней будет извлечен из канала вырезанный диск.

Таким образом заявляемая резцовая головка обеспечивает достижение поставленного технического результата.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 357045, кл. B 23 D 15/08, публ. 1970 г.

2. Авторское свидетельство СССР 617175, кл. В 23 В 45/00, публ. 1978 г.

3. Авторское свидетельство СССР 791467, кл. В 23 В 45/00, публ. 1980 г.

4. Авторское свидетельство СССР 1069960, кл. В 23 В 45/00, публ. 1984 г.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, к вырезке дисков в труднодоступных местах типа "глубоких колодцев" в основном в энергетике и судостроении. Резцовая головка содержит корпус, резцедержатель, связанный с приводом вращения и осевого перемещения, и устройство для сверления вырезаемого диска с резцовой головкой, включающее втулку с шарнирно установленными и размещенными в пазах втулки элементами фиксации вырезаемого диска и средство перемещения элементов фиксации. Для извлечения вырезанного диска в труднодоступных местах втулка с элементами фиксации вырезаемого диска установлена на нижнем конце винта пары винт - гайка осевого перемещения резцедержателя, а средство для перемещения элементов фиксации жестко зафиксировано на резцедержателе с возможностью охвата элементов фиксации. При этом верхний конец винта пары винт - гайка осевого перемещения резцедержателя установлен в корпусе резцовой головки с возможностью вращения и кинематически связан с приводом вращения резцедержателя, а гайка пары винт - гайка жестко соединена с резцедержателем. Элементы фиксации могут быть выполнены в виде нормально развернутых захватных рычагов, которые могут быть равномерно расположены по периметру втулки. Средство для перемещения элементов фиксации может быть выполнено в виде пустотелого цилиндра, на внутренней поверхности которого, взаимодействующей с захватными рычагами, может быть выполнена конусообразная расточка. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Резцовая головка для вырезки дисков в металлических листах, содержащая корпус, резцедержатель, связанный с приводом вращения и осевого перемещения, и устройство для сцепления вырезаемого диска с резцовой головкой, включающее втулку с шарнирно установленными и размещенными в пазах втулки элементами фиксации вырезаемого диска и средство перемещения элементов фиксации, отличающаяся тем, что втулка с элементами фиксации вырезаемого диска установлена на нижнем конце винта пары винт - гайка осевого перемещения резцедержателя, а средство для перемещения элементов фиксации жестко зафиксировано на резцедержателе с возможностью охвата элементов фиксации, при этом верхний конец винта пары винт - гайка осевого перемещения резцедержателя установлен в корпусе резцовой головки с возможностью вращения и кинематически связан с приводом вращения резцедержателя, а гайка пары винт - гайка жестко соединена с резцедержателем. 2. Резцовая головка по п. 1, отличающаяся тем, что элементы фиксации выполнены в виде нормально развернутых захватных рычагов. 3. Резцовая головка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что захватные рычаги расположены равномерно по периметру втулки. 4. Резцовая головка по п. 1, отличающаяся тем, что средство для перемещения элементов фиксации выполнено в виде пустотелого цилиндра. 5. Резцовая головка по п. 2 или 4, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности пустотелого цилиндра, взаимодействующей с захватными рычагами, выполнена конусообразная расточка.