МАШИНА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ Советский патент 1994 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке, а именно к машинам для сварки трением.

Известна машина для сварки трением, содержащая два зажима для подлежащих сварке деталей, из которых один - вращающийся, переднюю бабку со шпинделем, несущим на себе вращающийся зажим, привод вращения шпинделя с двигателем, ременной передачей и устройством для натяжения ремней, фрикционную муфту, привод осевого давления, станину машины, электрическую схему управления.

В машинах такой конструкции верхний пояс станины должен быть повышенной жесткости и прочности, так как он должен сопротивляться изгибающему моменту, действующему в продольной вертикальной плоскости машины, а также скручивающему моменту - реактивному моменту трения.

Известна машина для сварки трением, состоящая из станины, на которой установлена передняя бабка, задняя стойка, соединенные направляющими, по которым перемещается подвижная траверса с цанговым зажимом для неподвижной детали. Электромеханический привод перемещения траверсы состоит из асинхронного электродвигателя, передающего через закрепленную на его валу шестерню крутящий момент на зубчатое колесо, свободно установленное на ходовом винте, который соединен с траверсой посредством тарированной пружины. Кулачковая муфта предельного момента установлена между зубчатым колесом и гайкой, вращающейся на упорных и радиальных подшипниках, закрепленных в задней стойке. Зацепление полумуфт происходит под действием пружины, концевой выключатель, отключающий двигатель, установлен на станине. Электромагнитный привод оcевого давления соединен через штоки с корпусом подшипников, в котором установлена втулка с зажимным устройством для вращающейся заготовки.

К недостаткам прототипа относится внецентренное расположение ходового винта, приводящее к внецентpенному нагружению траверсы, и, как следствие этого, перекосу осей свариваемых заготовок, возникающих в стадии нагрева и проковки. Это ухудшает качество сварных деталей. Кроме того, перемещая траверсу, ходовой винт выдвигается за пределы задней стойки машины, увеличивая тем самым зону обслуживания и вызывая опасную ситуацию для работающих, так как ходовой винт работает на сжатие при сварке, то чтобы выдержать большие изгибающие усилия, его габариты увеличиваются как по сечению и массе, так и по длине, возрастает металлоемкость станины до 4-х и 5-ти тонн. Это увеличивает габариты машины для сварки трением, повышает ее массу.

Целью изобретения является улучшение качества свариваемых заготовок за счет повышения соосности, снижения металлоемкости.

Это достигается тем, что в машине для сварки трением, содержащей станину, переднюю бабку со шпинделем, заднюю стойку, зажимное устройство для вращающейся детали, направляющие с траверсой и зажимным устройством для невращающейся детали, связывающие переднюю бабку и заднюю стойку, электропривод траверсы с редуктором, ходовым винтом и гайкой, кулачковую муфту предельного момента, концевой выключатель, установленный с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом редуктора в машине дополнительно размещена вторая пара ходовой винт-гайка, обе гайки ходовых винтов жестко закреплены на траверсе, а ходовые винты выполнены с буртом на одном конце. Кроме того, машина снабжена двумя узлами крепления от осевого смещения ходовых винтов, выполненными в виде стаканов с проточками на наружной поверхности и блоков подшипников, установленных в передней бабке. Каждый узел крепления включает радиально-упорный, упорный и радиальный подшипники, прокладку, фиксаторы осевого смещения подшипников и стаканов, причем радиально-упорный подшипник установлен в стакане на ходовом винте, фиксатор радиально-упорного подшипника выполнен в виде передней крышки и полукольца, установленного в проточке стакана, прокладка установлена между полукольцом и крышкой. Крышка, прокладка и полукольцо жестко закреплены на передней стенке передней бабки, упорный подшипник установлен в стакане между буртом ходового винта и дном стакана, радиальный подшипник - с наружной стороны дна стакана, а фиксатор радиального подшипника выполнен в виде задней крышки и жестко закреплен на задней стенке передней бабки. Редуктор привода траверсы выполнен в виде шестерни, установленной на валу электродвигателя, дополнительного вала с блоком звездочек, зубчатым колесом, установленным в зацеплении с шестерней, и кулачковой муфты предельного момента, установленных на промежуточном валу, звездочек, расположенных на вторых концах ходовых винтов, в контрзацеплении с блоком звездочек на промежуточном валу.

На фиг. 1 изображена машина, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез задней стойки.

Машина для сварки трением состоит из станины 1, на которой установлена передняя бабка 1, на которой установлена передняя бабка 2, задняя стойка 3 и привод вращения шпинделя (на чертеже не показан). Передняя бабка 2 и задняя стойка 3 соединены направляющими 4, по которым перемещается подвижная траверса 5 с цанговым зажимом для невращающейся детали.

Для создания возвратно-поступательного перемещения траверсы 5 в ней жестко установлены две гайки 6, через которые проходят два ходовых винта 7. Их левые концы жестко закреплены от осевого перемещения в направлении задней стойки 3 в двух узлах крепления, расположенных в передней бабке 2.

Каждый узел крепления выполнен в виде стаканов с проточками на наружной поверхности и блоков подшипников, установленных в передней бабке 2. Каждый узел крепления включает радиально-упорный 9, установленный в стакане 8 на ходовом винте 7, упорный 10 и радиальный 11 подшипники, фиксаторы осевого смещения подшипников и стаканов.

Фиксатор радиально-упорного подшипника 9 выполнен в виде передней крышки 12 и полукольца 13, установленного в проточке стакана 8. Между передней крышкой и полукольцом размещена прокладка 14, причем все они жестко закреплены на передней стенке передней бабки 2. Упорный подшипник 10 установлен в стакане 8 между буртом 15 ходового винта 7 и дном стакана 8. Радиальный подшипник 11 установлен с наружной стороны дна стакана 8. Фиксатор радиального подшипника 11 выполнен в виде задней крышки 16, жестко закрепленной на задней стенке передней бабки 2
В силу этого ходовые винты 7 имеют возможность вращения, но лишены возможности возвратно-поступательного перемещения. Редуктор привода траверсы 5 состоит из жестко установленных на правых концах ходовых винтов 7 дополнительных промежуточных звездочек 17, получающих вращение от блока звездочек 18, с которым они входят в зацепление и который жестко закреплен на дополнительном промежуточном валу 19, расположенном в задней стойке 3.

Блок звездочек 18 соединен с кулачковой муфтой 20 предельного момента, которая в свою очередь связана со свободно расположенным на дополнительном промежуточном валу 19 и пружиной 21 зубчатым колесом 22, входящим в зацепление с шестерней 23, которая установлена на валу 24 электродвигателя 25. Концевой выключатель 26, отключающий электродвигатель 25, размещен на задней стойке 3. В передней бабке 2 установлен привод 27 осевого давления с зажимным устройством 28 для вращающейся заготовки.

Машина работает следующим образом. После установки деталей в зажимных устройствах привода осевого давления и цангового зажима траверсы 5 включается кнопка "Сварка". При этом шпиндель разгоняется до заданной угловой скорости, одновременно включается электромеханический привод перемещения траверсы 5, обеспечивая сближение заготовок.

После соприкосновения заготовок создается давление притирки. Электродвигатель 25 передает крутящий момент через шестерню 23, зубчатое колесо 22 и кулачковую муфту 20 блоку звездочек 18, а зацеплении с которым находятся дополнительные промежуточные звездочки 17, обеспечивающие вращение ходовых винтов 7.

Крутящий момент возрастает как на ходовых винтах 7, так и на блоке звездочек 18. При определенном значении момента (10 МПа) в зоне контакта заготовок кулачковая муфта 20 размыкается, преодолевая действие регулирующей пружины 21. Торец зубчатого колеса 22 упирается в выключатель 26, который подает команду на отключение электродвигателя 25.

Предлагаемая машина для сварки трением улучшает качество свариваемых заготовок, так как расточка поверхностей под стаканы совместно с отверстием в передней бабке под шпиндель с вращающейся заготовкой обуславливает повышенную соосность при работе установки.

Уменьшение массы установки связано со значительным уменьшением площади сечения винтов. Кроме того, станина полностью разгружается от нагрузок и выполняет только несущую функцию (на ней установлены передняя бабка и задняя стойка), а силовая схема имеет вид передняя бабка - ходовые винты - траверса. Это приводит к тому, что станину можно выполнить легкой (без швеллеров), без ребер жесткости и литой хребтовой балки. (56) Вилль В. И. Сварка металлов трением. Л. : Машиностроение, 1970, с. , 131-132.

Авторское свидетельство СССР N 1579688, кл. В 23 К 20/12, 1987.

Использование: для сварки трением деталей, одна из которых является телом вращения, имеет ограниченную протяженность, а другая имеет произвольную форму поперечного сечения и неограниченную протяженность. Сущность изобретения: возвратно-поступательное перемещение траверсы 5 происходит по двум ходовым винтам, левые концы которых жестко закреплены в двух узлах крепления, которые включают радиально-упорный 9, упорный 10 и радиальный 11 подшипники и фиксаторы осевого смещения. В силу этого ходовые винты имеют возможность вращения, но лишены возможности возвратно-поступательного перемещения. Траверса 5 получает перемещение от редуктора привода. Станина разгружена от нагрузок, воспринимаемых теперь двумя ходовыми винтами, снижена металлоемкость машины в 2 - 4 раза. 3 ил.

МАШИНА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ , содеpжащая станину, пеpеднюю бабку со шпинделем, заднюю стойку, зажимное устpойство для вpащающейся детали, напpавляющие с тpавеpсой и зажимным устpойством для невpащающейся детали, связывающие пеpеднюю бабку и заднюю стойку, электpопpивод тpавеpсы с pедуктоpом, ходовым винтом и гайкой, кулачковую муфту пpедельного момента, концевой выключатель, установленный с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом pедуктоpа, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества сваpиваемых заготовок за счет повышения соосности и снижения металлоемкости, она снабжена втоpой паpой ходовой винт - гайка, обе гайки ходовых винтов жестко закpеплены на тpавеpсе, а ходовые винты выполнены с буpтом на одном конце, кpоме того, машина снабжена двумя узлами кpепления от осевого смещения ходовых винтов, выполненными в виде стаканов с пpоточками на наpужной повеpхности блоков подшипников, установленных в пеpедней бабке, каждый узел кpепления включает pадиально-упоpный, упоpный и pадиальный подшипники, пpокладку, фиксатоpы осевого смещения подшипников и стаканов, пpичем pадиально-упоpный подшипник установлен в стакане на ходовом винте, фиксатоp pадиально-упоpного подшипника выполнен в виде пеpедней кpышки и полукольца, установленного в пpоточке стакана, пpокладка установлена между полукольцом и кpышкой, кpышка, пpокладка и полукольцо жестко закpеплены на пеpедней стенке пеpедней бабки, упоpный подшипник установлен в стакане между буpтом ходового винта и дном стакана, pадиальный подшипник - с наpужной стоpоны дна стакана, а фиксатоp pадиального подшипника выполнен в виде задней кpышки и жестко закpеплен на задней стенке пеpедней бабки, pедуктоp пpивода тpавеpсы выполнен в виде шестеpни, установленной на валу электpодвигателя, дополнительного вала с блоком звездочек, зубчатым колесом, установленным в зацеплении с шестеpней, и кулачковой муфты пpедельного момента, установленных на пpомежуточном валу, звездочек, pасположенных на втоpых концах ходовых винтов в зацеплении с блоком звездочек на пpомежуточном валу.