Устройство для токарной обработки торцовых нежестких поверхностей пустотелых деталей Советский патент 1992 года по МПК B23B1/00 

Изобретение относится к машино- и приборостроению, а именно к. технологии обработки нежестких заготовок, и может быть использовано при токарной обработке торцовых нежестких поверхностей пустотелых деталей типа стаканов, втулок и т.п.

Известно устройство, состоящее из цилиндрического корпуса с дном, смонтированной в нем втулки и привода перемещения втулки в виде эластичной камеры, частично заполненной рабочей средой (жидкостью). Использование устройства позволяет повысить жесткость (или другими словами, уменьшить деформацию от действия внешних сил) торцовых нежестких поверхностей, например при токарной обработке нежестких торцовых поверхностей типа мембран (подрезка торцов у пустотелых деталей типа втулок). Повышение жесткости (уменьшение деформаций) достигается за счет компенсации деформации нежестких торцовых поверхностей под действием силы резания осевой силой, направленной противоположно Направлению указанной деформации. Осевая сила в устройстве создается вследствие того, что под действием центробежного поля в жидкости появляется гидростатическое давление, обуславливающее осевое распирающее усилие между корпусом и втулкой. В результате действие силы резания воспринимается не только мембраной, но и втулкой, воздействующей на заготовку осевой силой, направленной противоположно силе резания.

Недостатком такого устройства является невозможность изменения осевой силы, действующей на мембрану в процессе обработки, что ограничивает точность обработки.,

Известно также устройство для обработки тонкостенных цилиндрических деталей, состоящее из задающего устройства, деформатора в виде кулачка, установленного эксцентрично на валу с помощью упругой втулки, Кулачок осуществляет синхронное с режущим инструментом поступательное движение вдоль обрабатываемой заготовки. По сигналу задающего устройства, работающего по программе, кулачок получает вращательное движение по эксцентричной поверхности, за счет чего заготовка упруго деформируется в поперечном (радиальном) направлении, упругИе перемещения заготовки под действием радиальной составляющей силы резания уменьшаются, а точность формы готовых деталей повышается.

Однако зто устройство сложно в изготовлении, ограничена область его применения, регулирование упругих перемещений тонкостенных заготовок возможно только в узком диапазоне.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является шпиндельный упор, который в виде штанги вводится в шпиндель станка и правым концом с насадком упирается в торцовую поверхность обрабатываемой заготовки. Левый конец

0 упора неподвижно фиксируется в шпинделе с помощью кулачкового зажима, заклинивающегося в отверстии Шпинделя. Упор позволяет базировать заготовку на ранее обработанный торец и выдерживать от него

5 осевые размеры Г1}.

Недостатком устройства является невозможность регулирования жесткости обрабатываемой заготовки в процессе резания, что существенно снижает точность

0 обработки.

Целью изобретения является повышение точности обработки торцовых нежестких поверхностей пустотелых деталей.

Поставлен ная цель достигается тем, что

5 устройство для токарной обработки торцовых нежестких поверхностей пустотелых деталей включает установленный в шпинделе упор с насадком, предназначенным для установки детали, который выполнен в виде

0 цилиндра с рабочей жидкостью и двумя полостями разного диаметра, разделенными перегородкой с выполненными в последней отверстиями, причем в полости с. большим диаметром установлены два введенных в

5 устройство и соединенных один с другим поршня, один из которых имеет возможность взаимодействия с торцом насадка, а другой - с рабочей жидкостью, объем которой меньше объема цилиндра, причем соединение поршней выполнено в виде регулировочного винта, который обеспечивает возможность регулирования расстояния между наиболее удаленными друг от друга торцами поршней.

5 При включении вращения шпинделя рабочая среда (жидкость) под действием центробежных сил равномерно распределяется по периферии двух цилиндрических полостей (большего и меньшего диаметров). В

0 процессе работы устройства часть жидкости, находящаяся в полости бопьшего диаметра, под действием центробежных сил, воздействующих на жидкость, создает осевое усилие, передаваемое через поршни на

5 внутреннюю поверхность тонкостенного нежесткого торца заготовки. Одновременно часть жидкости, равномерно распределенная по периферии полости меньшего диаметра, постепенно (синхронно с перемещением резца, подрезающего нежесткий торец заготовки, от периферии заготовки к ее оси) перетекает из этой полости в полость большего диаметра через калиброванные аксиальные отверстия, в результате чего уровень жидкости в полости большего диаметра плавно увеличивается. При этом постепенно увеличивается и осевая сила, действующая через поршни на обрабатываемый нежесткий торец заготовки Ег направлении, противоположном действию силы резания. В результате упругая деформация подрезаемого нежесткого торца заготовки, увеличивающаяся по мере перемещения резца от периферии к оси заготовки, постоянно компенсируется. Тем самым обеспечивается возможность повышения точности обработки торцовых нежестких поверхностей типа мембран. Регулировочный винт, связывающий поршни, установленные в полости большего диаметра, обеспечивает возможность регулирования свободного объема этой полости при предварительной настройке устройства за счет изменения расстояния между наиболее удаленными друг от друга торцами поршней. При этом обеспечивается возмржность более быстрого наполнения полости большего диаметра жидкостью, а следовательно, и более быстрого изменения осевого усилия, воздействующего на нежесткий торец, от минимального до максимального значения.

На фиг.1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 - регулировочный винт.

Устройство состоит ,из установленного на шпиндельном упоре 1 цилиндра-насадка 2, имеющего две полости 3 и А разного диаметра и длины. Полости разделены кольцевой перегородкой 5 с аксиальными отверстиями 6. В полости большего диаметра (полость 4) установлены поршни 7 и 8, связанные регулировочным винтом 9. Полости 3 и 4 заполнены жидкостью 10 достаточно высокой плотности. Обрабатываемая заготовка 11 установлена на цилиндре-насадке 2 с базированием в осевом направлении по его правому торцу и закреплена в трехкулачковом патроне 12. Резец 13 подрезает нежесткий торец заготовки 11 (S - направление подачи.

Регулировочный винт 9 (фиг.2) свободно вращается на поршне 7 и поджимается к его торцу посредством стопорной шайбы 14 и тарельчатой пружины 15. Стопорение винта 9 на поршне 8 осуществляется контрвинтом 16.

Устройство работает следующим образом.

В момент начала вращения шпинделя (а вместе с ним и устройства с закрепленной в патроне заготовкой) жидкость начинает

равномерно распределяться по периферии полостей 3 и 4 и разделяется кольцевой перегородкой 5 на две части (так, как это показано на фиг.1). При этом часть жидкости,

5 оказавшаяся в полости 4, создает осевое усилие, передаваемое через поршни 7 и В на внутреннюю поверхность тонкостенного нежесткого торца заготовки 11.

Осевая сила Р, с которой жидкость через поршни воздействует на торец заготовки, определяется по формуле

Р /9жл:(й2 ()2/4, где РЖ - плотность жидкости, кг/м ; (1) - частота вращения шпинделя, с; го, Г1 - соответственно радиус полости 4 и свободной поверхности жидкости (фиг.1), м.

-1

При го 44 мм: Г1 31 мм; й 261,8 с (2500 об/мин); рж 4500 кг/м ( жидкость Клеричи) Р 663Н.

Изменение п до 94 мм приводит (при прочих равных условиях) к увеличению Р до

824 Н. Радиус ri в устройстве изменяется (уменьшается) с увеличением времени обработки (при перемещении резца 13 от периферии к оси заготовки по направлению S), При этом соответственно увеличивается и

осевое усилие Р, действующее на торец заготовки. Уменьшение Г1 (и увеличение Р) обеспечивается следующим образом.

Часть жидкости, оставшаяся в полости 3, через калиброванные отверстия 6 с опрер. деленной скоростью перетекает в полость 4. При этом обьем жидкости в полости 4 постоянно растет, радиус уменьшается, а сила Р увеличивается. За счет увеличения силы обеспечивается компенсация увеличиваю- щейся по мере перемещения резца от периферии к оси заготовки упругой деформации обрабатываемого нежесткого торца. После перетекания всей жидкости в полость 4 сила Р достигнет максимума иостанется такой до

ц полной остановки вращения шпинделя. При остановке шпинделя жидкость под действием силы тяжести равномерно распределяется в обеих полостях.

При изменении расстояния между наи,. более удаленными друг от друга торцами поршней 7 и 8 с помощью регулировочного винта 9 изменяется начальный объем полости 4 и создаются условия для более быстрого наполнения этой полости

перетекающей в нее жидкостью, а следовательно, и для более быстрого изменения радиуса ri и осевой силы Р.

Регулировочный винт 9 выполнен ступенчатым, причем на ступени большего диаметра нарезана резьба, а в торце прорезан

шлиц под отвертку и выполнено резьбовое отверстие под контрвинт 16. На ступени меньшего диаметра выполнена кольцевая канавка, в которую установлена стопорная шайба 14, а в нее, в свою очередь, упирается тарельчатая пружина 15, поджимающая поршень 7 к ступени регулировочного винта 9.

Перед регулировкой устройства необходимо вывернуть контрвинт 16, а после окончания регулировки необходимо вновь установить и затянуть его.

Наиболее эффективно применение устройства при обработке с высокрй частотой вращения шпинделя, например при скоростной прецизионной обработке точением торцовых нежестких поверхностей пустотелых деталей.

Формула изобретения

1. Устройство для токарной обработки торцовых нежестких поверхностей пустотеых деталей, содержащее установленный в шпинделе упор с насадком, предназначенным для установки детали, о т л и ч а ю щ ееся тем, что, с целью повышения точности

обработки, насадок выполнен в виде цилинра с рабочей жидкостью и двумя полостями разного диаметра, разделенными перегородкой с выполненными в последней отверстиями, причем в полости с большим

диаметром установлены два введенных в устройство и соединенных друг с другом поршня, один из которых имеет возможность взаимодействия с торцом насадка, а другой - с рабочей жидкостью, обьем которой меньше обьема цилиндра,

2. Устройство по п. Ivo т л и ч а ю щ е ес я тем, что соединение поршней выполнено в виде регулировочного винта.

Изобретение относится к машиностроё^- нию, а именно к технологии обработки нежестких заготовок, и может, быть использовано при токарной обработке тор^ цов|>&1х нежестких поверхностей, пустотелых деталей типа стаканов, втулок и т.д. Целью изобретения является повышение точностиобработки путем обеспечения регулирования жесткости обрабатываемой заготовки в процессе обработки. При вращении заготовки жидкость начинает равномерно распределяться по периферии полостей 3 и 4 и разделяется перегородкой 5 на две части. Часть жидкости, оказавшаяся в полости 4, создает осевое усилие, передаваемое через поршни 7 и 8 на внутреннюю поверхность тонкостенного нежесткого торца заготовки 11. Часть жидкости, оставшаяся в полости 3 через калиброванные отверстия 6 с определенной скоростью перетекает в полость 4. При этом обьем жидкости в полости 4 постоянно растет, а следовательно, увеличивается давление на поршни, что обеспечивает компенсацию увеличивающейся по мере перемещения резца of периферии к оси заготовки упругой деформации обрабатываемого нежесткого торца. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. гр •• /'. ''.:'. •;' • ^ •' ' \СЛJ.i*vl оЮW^^^^^r^^^^^^^///^^z^<^////////////////^^^^I IllliJ<Pi/i. f

Фиг 2 в