УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ КОРПУСА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ Российский патент 2021 года по МПК B23B31/00 

Изобретение относится к области технологических оснасток на станках токарной группы и может быть использовано для токарной обработки ракетного двигателя с закреплением его на токарном станке.

Известны конструкции токарных патронов, состоящих из корпуса и широких кулачков (см. B.C. Корсаков, «Основы конструирования приспособлений», учебник для ВУЗов, М., «Машиностроение», 1983, стр. 37, рис. 176) - прототип.

Недостатком данных конструкций патронов состоит в том, что при закреплении длинномерной тонкостенной заготовки, например, корпуса ракетного двигателя, во время механической обработки под действием сил резания заготовка может вытягивается вперед из патрона. Нарушается тем самым нарушается базировка. Этот эффект усиливается с применением люнета. Вследствие этого, не обеспечивается требуемая точность обработки. При этом процент брака после обработки заготовок корпуса ракетного двигателя может составлять значительные величины.

Также недостатком данных конструкций патронов состоит в том, что в случае закрепления заготовки за цилиндрические стенки кулачки имеют недостаточный вылет для закрепления длинномерных тонкостенных заготовок, а в случае закрепления корпуса ракетного двигателя за цилиндрические стенки не обеспечивается требуемая точность обработки, так как кулачки патрона имеют недостаточную величину угла охвата тонкостенных заготовок, что приводит к концентрированию зажимной силы по периферии базовой цилиндрической поверхности заготовки ракетного двигателя в местах контакта с кулачками. При этом возникают деформации, приводящие к образованию погрешности формы в поперечном сечении заготовки ракетного двигателя. Величина погрешности формы в поперечном сечении увеличивается после раскрепления детали из трехкулачкового патрона после токарной операции за счет упругого восстановления. Такой дефект влияет на все диаметральные размеры и, особенно на профильные канавки и резьбу. В результате этого, наблюдаются локальные выходы требуемых диаметральных размеров за пределы поля допуска. При этом процент брака после обработки заготовок корпуса ракетного двигателя может составлять значительные величины.

Кроме того, корпус ракетного двигателя имеет ряд конструктивных особенностей, под которые необходимо доработать патрон для обеспечения его правильной установки и закрепления.

Также известна конструкция люнета и использование его на токарном станке при обработке длинномерных заготовок (см. А.П. Соколовский, «Научные основы технологии машиностроения.» - М.: Машгиз, 1955, стр. 457, рис. 229) - аналог.

Недостатком известной конструкции является использование втулки в качестве базирующей поверхности. На большом диаметре заготовки применение подобных втулок трудновыполнимо. Также для обработки внутренней полости заготовки корпуса ракетного двигателя необходимо торец держать свободным для обработки режущим инструментом.

Технической задачей, является закрепление заготовки корпуса ракетного двигателя на токарном станке для механической обработки при обеспечении требуемой точности обработки получаемого изделия за счет точного базирования и минимизации величины погрешности формы поперечного сечения, путем равномерного распределения прилагаемой силы по всей периферии базовой цилиндрической поверхности тонкостенной заготовки корпуса ракетного двигателя. Закрепляемая заготовка корпуса ракетного двигателя имеет конструктивные особенности на сфероцилиндрической части в виде установочных элементов.

В случае если закрепляемая поверхность корпуса ракетного двигателя имеет достаточную жесткость и располагается с торца, то решение поставленной технической задачи достигается тем, что устройство для механической обработки на токарном станке корпуса ракетного двигателя, имеющего переднюю часть и дно с отверстием, содержащее зажимной патрон с кулачками, упомянутое устройство снабжено оправкой с трубой и резьбовым отверстием, прижимающим элементом и открывающимся люнетом с роликами, предназначенным для фиксации передней части корпуса и установки на направляющих токарного станка, при этом упомянутая оправка установлена в цилиндрическом канале патрона, а прижимной элемент выполнен с возможностью фиксации корпуса ракетного двигателя к кулачкам патрона, выполненным расточенными, через отверстие в его дне при ввинчивании в резьбовое отверстие упомянутой оправки. Прижимной элемент выполнен в виде винта с диском.

В случае закрепления корпуса ракетного двигателя за цилиндрические стенки, в том числе в месте прохождения сварного шва, то устройство фиксации для механической обработки на токарном станке корпуса ракетного двигателя, имеющего переднюю часть и дно с отверстием, содержащее зажимной патрон с кулачками, упомянутое устройство снабжено прижимающим элементом и открывающимся люнетом с роликами, предназначенным для фиксации передней части корпуса и установки на направляющих токарного станка, при этом в патроне выполнена упорная площадка с резьбовым отверстием в центре для ввинчивания прижимного элемента, выполненного с возможностью фиксации корпуса ракетного двигателя к кулачкам патрона через отверстие в его дне, а к кулачкам жестко прикреплены основания, выполненные в форме призмы и по ширине и длине не превышающие длину и ширину кулачков, на вершине которых выполнены кольцевые ступени, в которые жестко установлены наконечники, выполненные в форме части кольца на внутренних цилиндрических поверхностях которых выполнены кольцевые пазы.. Прижимной элемент выполнен в виде винта с диском.

На Фиг. 1 изображен корпус ракетного двигателя.

На Фиг. 2 изображен в изометрии токарный патрон с ввинченным винтом и люнет в свободном состоянии без заготовки корпуса ракетного двигателя.

На Фиг. 3 изображен в изометрии токарный патрон с вывинченным винтом и люнет в свободном состоянии без заготовки корпуса ракетного двигателя.

На Фиг. 4 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и предварительно закрепленная в токарном патроне.

На Фиг. 5 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и предварительно закрепленная в токарном патроне и центром, установленным в задней бабке станка.

На Фиг. 6 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и предварительно закрепленная в токарном патроне центром, установленным в задней бабке станка и люнетом.

На Фиг. 7 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и закрепленная в токарном патроне и в люнете.

На Фиг. 8 изображена в разрезе заготовка корпуса ракетного двигателя установленная и закрепленная в токарном патроне и в люнете.

На Фиг. 9 изображен в изометрии токарный патрон с ввинченным винтом с широкими кулачками и люнет в свободном состоянии без заготовки корпуса ракетного двигателя.

На Фиг. 10 изображен в изометрии токарный патрон с вывинченным винтом с широкими кулачками и люнет в свободном состоянии без заготовки корпуса ракетного двигателя.

На Фиг. 11 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и предварительно закрепленная в токарном патроне с широкими кулачками.

На Фиг. 12 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и предварительно закрепленная в токарном патроне с широкими кулачками (сектора) и центром, установленным в задней бабке станка.

На Фиг. 13 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и предварительно закрепленная в токарном патроне с широкими кулачками, люнетом и центром, установленным в задней бабке станка.

На Фиг. 14 изображена в изометрии заготовка корпуса ракетного двигателя, установленная и закрепленная в токарном патроне с широкими кулачками и в люнете.

На Фиг. 15 изображена в разрезе заготовка корпуса ракетного двигателя установленная и закрепленная в токарном патроне с широкими кулачками и в люнете.

На Фиг. 16 изображена в разрезе заготовка корпуса ракетного двигателя установленная и закрепленная в токарном патроне с широкими кулачками и в люнете в увеличенном масштабе.

Устройство фиксации корпуса ракетного двигателя на токарном станке содержит зажимной патрон 1, в котором через центральный канал 4 установлена оправка с трубой 5, в ее центре выполнено резьбовое отверстие, в отверстие ввинчен винт 6, снабженный диском, а также кулачки 2, кроме того на направляющих станка 10 установлен открывающиеся люнет 9, при этом передняя часть двигателя 7 зафиксирована, закрепленным в задней бабке станка 3, центром 11, выполненным в виде усеченного конуса, входящим в полость корпуса ракетного двигателя 7 со стороны переднего торца.

Устройство фиксации корпуса ракетного двигателя на токарном станке работает следующим образом: кулачки 2 устанавливаются стандартным способом в зажимной патрон 1. В самом начале работы устройства производят настройку люнета 9. Для этого, заготовку ракетного двигателя 7 направляют торцом с отверстием 8 между роликами люнета 9 до расточки в кулачках 1 с вывинченным винтом 6 из трубы с оправкой 5 и после чего предварительно прижимают кулачками 1. В отверстие 8 со стороны внутренней полости корпуса ракетного двигателя 7 вкручивают винт 6 в трубу с оправкой 5 и прижимают корпус ракетного двигателя 7 к кулачкам 1. Далее необходима минимизировать радиальное биение заготовки ракетного двигателя. Для этого выставляют по индикатору минимальное радиальное биение по индикатору на поверхности корпуса ракетного двигателя 7 под люнетом 9 закрыв его и настраивают его так, чтобы все ролики касались цилиндрической поверхности заготовки ракетного двигателя 7. Для точной и оперативной настройки передняя часть двигателя 7 зафиксирована, закрепленным в задней бабке 3 станка, центром 11, выполненным в виде усеченного конуса, входящим в полость корпуса ракетного двигателя 7 со стороны переднего торца для настройки люнета 9. Затем заготовку 7 окончательно закрепляют в токарном патроне 1 кулачками 2 и освобождают передний торец от закрепленного в задней бабке станка 3 центром 11. После этого осуществляют механическую обработку заготовки ракетного двигателя. Следующая заготовка устанавливается и закрепляется без участия центра, закрепив в токарном патроне и люнете.

Устройство фиксации корпуса ракетного двигателя на токарном станке содержит зажимной патрон 1, в котором установлен упор с упорной площадкой 12, в центре его выполнено резьбовое отверстие с ввинченным винтом 6, снабженный диском, а также кулачки 2 установленные стандартным способом в патрон 1, с которыми жестко связаны основания 13 с выполненными пазами с размещенными в них наконечниками 14, а на направляющих станка 10 установлен открывающиеся люнет 9, кроме того передняя часть двигателя 7 зафиксирована, закрепленным в задней бабке станка 3 центром 11, выполненным в виде усеченного конуса, входящим в полость двигателя 7 со стороны переднего торца.

Устройство фиксации корпуса ракетного двигателя на токарном станке работает следующим образом: наконечники 14 и основание 13 находятся посредством сварных соединений в сборочном состоянии и закрепляются на кулачках 2, которые в свою очередь устанавливаются стандартным способом в зажимной патрон 1. В самом начале работы устройства производят настройку люнета 9. Для этого, заготовку ракетного двигателя 7 направляют торцом с отверстием 8 между основаниями 13 и наконечниками 14 и роликами люнета 9 до упора 12 с вывинченным винтом 6 и после чего предварительно прижимают наконечниками 14. В отверстие 8 со стороны внутренней полости корпуса ракетного двигателя 7 вкручивают винт 6 в упор 12 и прижимают заготовку 7 к упору 12. Далее необходима минимизировать радиальное биение заготовки ракетного двигателя. Для этого выставляют по индикатору минимальное радиальное биение по индикатору на поверхности корпуса ракетного двигателя 7 под люнетом 9 закрыв его и настраивают его так, чтобы все ролики касались цилиндрической поверхности заготовки ракетного двигателя 7. Для точной и оперативной настройки передняя часть двигателя 7 зафиксирована, закрепленным в задней бабке 3 станка, центром 11, выполненным в виде усеченного конуса, входящим в полость корпуса ракетного двигателя 7 со стороны переднего торца для настройки люнета 9. Затем заготовку окончательно закрепляют в токарном патроне наконечниками 14 и освобождают передний торец от закрепленного в задней бабке станка 3 центром 11. Выполненные в наконечниках 14 на внутренней цилиндрической части кольца кольцевые пазы позволяют помещать в себя выпуклую часть сварного шва на обхватываемой цилиндрической части корпуса ракетного двигателя 7. После этого осуществляют механическую обработку заготовки ракетного двигателя. Следующая заготовка устанавливается и закрепляется без участия центра, закрепив в токарном патроне и люнете.

Также в результате выполненного увеличенного обхвата кулачками 2 за счет прикрепленных к ним оснований 13 и наконечников 14, при контакте с базовым диаметром заготовки сила закрепления равномерно распределяется по всей периферии базовой цилиндрической поверхности заготовки, а наличие сварного шва увеличивает жесткость тонких стенок.

Периодичность настройки устройства регламентируется по времени или по отклонениям в размерной части в получаемых на станке продукции.

Изобретение позволяет закрепить в токарном патроне заготовку корпуса ракетного двигателя для механической обработки, которая имеет конструктивные особенности в виде длинномерности и тонкостенности, а также сварные соединения и установочные элементы на корпусе, при обеспечении требуемой точности обработки получаемой продукции за счет минимизации величины погрешности формы поперечного сечения на основе равномерного распределения прилагаемого силы по всей периферии цилиндрической поверхности тонкостенной заготовки корпуса ракетного двигателя, а также снижение остаточных деформаций корпуса.

Устройство предназначено для фиксации при механической обработке корпуса ракетного двигателя, имеющего переднюю часть и дно с отверстием, и содержит зажимной патрон с кулачками. По первому варианту оно снабжено оправкой с трубой и резьбовым отверстием, прижимным элементом и открывающимся люнетом с роликами, предназначенным для фиксации передней части корпуса и установки на направляющих токарного станка. При этом упомянутая оправка установлена в цилиндрическом канале патрона, а прижимной элемент выполнен с возможностью фиксации корпуса ракетного двигателя к кулачкам патрона, выполненным расточенными, через отверстие в его дне при ввинчивании в резьбовое отверстие упомянутой оправки. По второму варианту оно снабжено прижимным элементом и открывающимся люнетом с роликами, предназначенным для фиксации передней части корпуса и установки на направляющих токарного станка. При этом в патроне выполнена упорная площадка с резьбовым отверстием в центре для ввинчивания прижимного элемента, выполненного с возможностью фиксации корпуса ракетного двигателя к кулачкам патрона через отверстие в его дне, а к кулачкам патрона жестко прикреплены основания, выполненные в форме призмы и по ширине и длине не превышающие длину и ширину кулачков, на вершине которых выполнены кольцевые ступени, в которые жестко установлены наконечники, выполненные в форме части кольца, на внутренних цилиндрических поверхностях которых выполнены кольцевые пазы. Прижимной элемент может быть выполнен в виде винта с диском. Достигается повышение точности обработки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство фиксации для механической обработки на токарном станке корпуса ракетного двигателя, имеющего переднюю часть и дно с отверстием, содержащее зажимной патрон с кулачками, отличающееся тем, что оно снабжено оправкой с трубой и резьбовым отверстием, прижимным элементом и открывающимся люнетом с роликами, предназначенным для фиксации передней части корпуса и установки на направляющих токарного станка, при этом упомянутая оправка установлена в цилиндрическом канале патрона, а прижимной элемент выполнен с возможностью фиксации корпуса ракетного двигателя к кулачкам патрона, выполненным расточенными, через отверстие в его дне при ввинчивании в резьбовое отверстие упомянутой оправки.

2. Устройство фиксации для механической обработки на токарном станке корпуса ракетного двигателя, имеющего переднюю часть и дно с отверстием, содержащее зажимной патрон с кулачками, отличающееся тем, что оно снабжено прижимным элементом и открывающимся люнетом с роликами, предназначенным для фиксации передней части корпуса и установки на направляющих токарного станка, при этом в патроне выполнена упорная площадка с резьбовым отверстием в центре для ввинчивания прижимного элемента, выполненного с возможностью фиксации корпуса ракетного двигателя к кулачкам патрона через отверстие в его дне, а к кулачкам патрона жестко прикреплены основания, выполненные в форме призмы и по ширине и длине не превышающие длину и ширину кулачков, на вершине которых выполнены кольцевые ступени, в которые жестко установлены наконечники, выполненные в форме части кольца, на внутренних цилиндрических поверхностях которых выполнены кольцевые пазы.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что прижимной элемент выполнен в виде винта с диском.