Станок для обработки поршней Советский патент 1984 года по МПК B23B5/24 

оо

4; Из основного авт. ев, известен станок для обработки поршней. Переменный профиль по длине изделия на эт-ом станке обеспечивается перемещением узла привода вращения изделия, а следовательно, и оси изделия в процессе обработки при помощи копирных линеек, Поскольку происходит пер мещение узла привода вращения изделия, то точность перемещения зависит от точности копирных линеек, передаточных звеньев и . сопряженных деталей узла. Кроме того, уменьшается жесткость узла. Это снижает точность изг товления поршней с переменным профилем. Предложенный станок отличается от известного тем, что он снабжен ме ханизмом жесткой кинематической настройки углового положения оси враще ния изделия в плоскости, пардллельно или перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла в виде каретки углового поворота и поворотно-переставной системы наклонных пли Это обеспечивает получение поршней с переменным по длине изделия профилем (без перемещения узла привода вр .щения изделия и соответственно без копирных линеек) при жестком креплении узла к столу станку. На фиг, 1 изображена схема предло женного станка; на фиг, 2 - разрез А-А фиг, 1; на фиг, З-б - схемы кинематического взаимодействия режущего инструмента и детали; на фиг, 7 кривые поперечного сечения юбки поршня постоянные по длине изделия, полученные при различных настройках стан ка; на фиг, 8 - виды кривых переменного сечения юбки поршня. На станине 1, имеющей направляющие поверхности, обеспечивается поступательная равномерная подача стол 2 в направлении оси с помощью например, гидропривода. Узел привода вращения поршня установлен на столе станка и состоит из. корпуса 3, установленного в нем га подшипниках качения шпинделя 4 с пчтроном 5 для закрепления поршня 6. При закреплении поршня в патроне ось поршня совпадает с осью шпинделя 4 (в дальнейшем ось называется осью враа;ения поршня) . На шпинделе 4 установлено и закреплено зубчатое колеса,, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 8, закрепленным на валу 9, также установленном на подшипниках качения в корпусе 3,. Передаточное отношение зубчатых колес 8 и 7 равно 1:1, Корпус 3 установлен по тщательно пригнанным поверхностям Ласточкина Х хвоста , что да.ет возможность при настройке смещать корпус 3, а следовательно, и ось вращения поршня 02 Q2. S горизонтальной плоскости с помощью винтовой пары, винт 10 которой установлен в корпусе 3, а гайка крепится к каретке 11, Каретка 11 закреплена на плите 12, нижняя плес-, кость которой наклонна и установлена на наклонной плоскости плиты 13,Это позволяет с помощью винтовой пары, винт 14 которой установлен в плите 12 параллельно наклонной плоскости, а гайка 15 закреплена на наклонной плоскости плиты 13, перемещать при настройке ось поршня верти- . кальной плоскости параллельно самой себе. Кроме того, каретка 11 поворачивается вокруг пальца 16, закрепленного на плите 12, изменяя угловое положение оси поршня Og-Og в горизонтальной плоскости относительно напраВ ления подчи стола по оси на уголЯ . Плита 13 осью 17 шарнирно связана с плитой 18, закрепленной на столе станка, и цилиндрической опорой 19.-прижимается к шлифованному уступу плиты 18, образуя синусный стол, позволяющий изменять угловое положение плиты 13, а следовательно, и оси поршня Og-Og в вертикальной плоскости относительно направления подачи стола с помощью мерных плиток. Инструментальный узел содержит корпус 20, в котором на подшипниках качения установлен полый шпиндель 21 с осью вращения 03-03, несущий резцедержавки 22 и 23 с резцами 24 и 25, Резцедержавки 22 и 23 установлены в шпинделе 21 на шариковых опорах и связаны через тяги 26 и 27 с помощью пружин 28 с -копиром 29 продольного профиля, Инструментальный узел жестко закреплен на плите 30, расположенной На мостике 31, и имеет возможность изменять положение оси вращения шпинделя на угол ( путем поворота вокруг пальца 32, установленного на мостике, Синхронизация поступательного движения стола станка и копира осуществляется с помощью реечно-шестеренчатого устройства,состоящего из жестко укрепленного на ,сх.ани- в-if©i5flyca--3-3,3 к-о тором сдмонтирован на подшипниках качения вал 34, несущий на себе жестко закрепленную шестерню -35, элёкт ромагнитную муфту 36 с шестерней 37, Зубчатая рейка 38, находящаяся в за- цеплении с шестерней 37, закреплена со столом, при перемещении которого п роисходит вращение шестерни. 37, Шестерня 35 через паразитную шестерню 39 связана с зубчатой рейкой .40, закрепленной, на каретке 41, перемещающейся по направляющим скалкам 42, Направляюкгие скалки расположены в корпусе 43, жестко связанном с поворотной плитой 30, В каретке 41 выполнен цилиндр, обеспечивающий перемещение поршня 44, в котором на подшипниках качения установлена

45, шарнирно связанная с копиром 29. Регулировка хода поршня 44 осуществляется гайкой 46, Шестерня 39 обеспе-чивает связь шестерни 35 с зубчатой рейкой 40 при изменении положения оси Oj-Оз шпинделя 21 на соответствующий угол С| . Вращение шпинделя 21 передается от мотора через клиноременную передачу и шкив 47. Шпиндель 4 через зубчатое зацепление шестерен 48 и 49, вал 50 и карданную передачу, состоящую.из карданов 51 и 52, вал 9 и шестерни 8 и 7, получает вращение в ту же сторону, что и шпиндель 21, но с угловой скоростью, в два раза меньшей за счет того, что передаточное отношение шестерен 48 и 49 равно 1:2,

Для придания требуемой формы-юбке поршня б последний зажимается в патроне .Базирование поршней в зависимости от конструкции может производиться не только по головке, но и по базовому пояску раскрытого торца.

При включении станка гидросистема позволяет быстро подвести стол с узлом привода вращения, поршня б к резцовой головке, после чего происходит рабочее перемещение стола с требуемой подачей в направлении оси 0.0. Одновременно с включением рабочего перемещения стола вращение от мотора передается через клинор.еменную передачу и шкив шпинделю 21 и через шестерни 48 и 49, вал 50, кадранную передачу 51 и 52, вал 9 и шестерни 8 и 7 шпинделю 4. Так как передаточное отношение шестерен 4В и 49 равно 1:2, шпиндель 21 вращается с угловой скоростью 2ut синхронно и синфазно со шпинделем 4, угловая скорость которого cot. Синхрон 1зация поступательного движения стола и копира Осуществля ется -реечно-шестеренчатым устройством, электромагнитная муфта которого включается одновременно с включением рабочего перемещения стола. При включенной электромагнитной 11уфте поступательное движение стола через зубчатую рейку 38, шестерню 37, вал 34, mecTGpHJi 35 и 39 передается зубчатой рейке 40, жестко связанной с кареткой 41. Последняя перемещается со скороетью, равной скорости рабочего движения стола в противоположном направлении. Поршень 44 находится в перед нем положении (см. фиг. 2) в цилиндров движущейся каретки 41 и сообщает через тягу 45 поступательное движение вращающемуся вместе со шпинделем 21 копиру 29. Копир имеет две копирные поверхности. В положении, показанном на фиг. 2, с одной из копирных поверхностей контактирует, тяга 26, что со-. ответствует рабочег-ty положению резцедержавки 22. В этот момент тяга 27 контактирует с цилиндрической поверхностью копира, что соответствует нерабочему положению резцедержавки 23

При осевом перемещении копира резец 24 резцедержавки 22, находящийся в рабочем положении, перемещается по закону, заданному копирной поверхностью, в то время как резец 25 остаетс в неподвижном положении и отведен от обрабатываемой поверхности, так как тяга 27 резцедержавки 23, в которой он установлен, соприкасается с цилиндрической поверхностью копира,

С помощью копира получают любой продольный профиль поршня 6 (конусный, бочкообразный и т.п.), так как копирование происходит при небольших скоростях, равным скорости рабочей поддчи стола и изготовление копиров продольного профиля не затруднено.

В конце хода стола к инструменталному узлу, т,е, после предварительной обточки юбки поршня резцедержавкой 22 с резцом 24, происходит смена положений резцедержавок 22 и 23 по автоматическому циклу за счет перемещения поршня 44 в цилиндре каретки 41 в крайнее заднее положение. Ход поршня 44 на 5-7 мм больше длины обрабатываемой поверхности изделия, и резцедержавка 22 с резцом 24 отводится от обрабатываемой поверхности, :занимая нерабочее положение, а рез цедержавка 23 с алмазным резцом 25 для окончательной обточки посредством тяги 27 и пружины 28 занимает рабочее положение.

При движении стола в обратном направлении (от инструментального узла с заданной подачей каретка 41с поршнем 44 находятся в крайнем заднем положении, а копир перемещается и перемещает резцедержавку 23 с резцом 25 по заданному закону. После окончательной обточки юбки поршня 6 резцом 25 вращение шпинделей 21 и 4 с последующим торможением прекращается, и происходит смена положений резцедержавок 22 и 23 и перемещение . поршня 44 в цилиндре каретки 41 в исходное переднее положение. При этом выключается электромагнитная муфта, прекращается перемещение каретки 41, и стол быстро отводится в исходное положение,

После смены обрабатываемого изделия цикл работы повторяется.

Различные профили юбки поршня (пос тоянные и переменные получаются при определенной настройке станка. Постоянные по длине юбки профиля поршней получаются при угле поворота оси вращения изделия относительно направления оси подачи стола, равном О°( о) как в горизонтальjtjoft, так и в вертикальной плоскостях. 1Три вращении поршня б с угловой ско-pocтьюcot относительно оси 02-О , кот рая при обработке постоянных по длине изделия профилей совпадает с осью , и резцов 24.-25 с угловой ско-; ростью 2wt и радиусом jB относительно оси получается окружность с радиусом Р, (кривая А на фиг. 7). Прячем точка 0 пересечения оси с плоскостью, проходящей через вершины резцов перпендикулярно к оси , принадлежит и оси Og-Og. Это достигается установкой плиты 30 с закрепленным на ней инструментальным узлом, а следовательно, и оси параллельно направлению подачи ) стола и последующей корректировкой положения оси 02-Og поршня в вертикальной плоскости винта 14. и гайки 15 и в горизонтальной плоскости винта 10, Устанавливая ось Oj-Og поршня параллельно оси и соответственно параллельно оси , но смещая ее на величину fo винта 10 (см. фиг. 4) в поперечном сечении юбки поршня, получаем эллипс с малой .полуосью, равной 12 - и большой полуосью равной 2. -1- ,2 (кривая Б на фиг. 7) Для получения кривой охватывающей эллипи с полуосями 1 - 2 и 1 1 и проходящей через точки большой ВВ и малой ГГ осей его (кривая D на фиг 7), т.е, изменяющей кривизну профи,ля в каждой четверти, необходимо кроме параллельного смещения осей Og-Og и Ол-О, развернуть ось O j-O-j на угол ы в горизонтальной плоскости так, чтобы ось разворота вокруг пальца 32 проходила через точку 0 пересечения оси и плоскости, проходящей через вершины резцов перпендикулярно к оси , и находилась нарасстоянии 2 от оси 02-02 вращения поршня. При развороте инструментального узла на угол tf) т.раектория движения резца в плоскости, перпендикулярной оси Og-Og, описывается эллипсом (см. фиг 5) . Таким образом, эллипс (кривая Б на фиг. 7), получаемый за счет параллельного смещения осей и , корректируется в каждой четверти движением резцов по эллипсу, опреде.ляемому разворотом оси инструментального узла. В зависимости от угла разворота ( инструментального узла получается различная кривизна сечения юбки поршня, причем в данном случае . радиус вращения резцов относительно .оси должен быть , ,Оваль-: ные кривые, охватывае яые эллипсом (кривс1.я Е на фиг. 7) , могут быть получены, если проекция траектории движения резца (в плоскости, пе.рпендикулярной оси 05-02) описывается элл.нпсом, показанным на фиг. б. Это достигается разворотом инструментального узла Не угол (| в горизонатльной плоскости. Причем радиус вращения рез цозз относительно оси в данном случае должен быть , а ось О2-02 перемещается в вертикальной imocKocти (в плоскости. Перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла) винта 14 и гайки 15 на величину 2 относительно точки 0 пере.сечения оси и плоскости, npo-J ходящей через вершины резцов перпендикулярно оси Oj-Oj. При смещении оси Og-Og на рас стояние 2 по отношению к точке О под определенным острым углом к плоскости разворота инструментального узла могут быть получены и несимметричные кривые. Хотя несимметричные кривые в практике обработки поршней не встречаются, но в связи с тем, что износ поршней более интенсивен с одной стороны, возможно подобные кривые и будут рациональны. Расчетная величина утла..( разворота инструментального узла при обработке поршней различных двигателей колеблется от О до 3°30 . Радиус вращения - резцов выбирается в зависимости от диаметра поршня и в зависимости от типоразмера может находиться в пределах 20-75 мм, а смещение осей fg пределах 0,03-0,5 мм. На предложенном станке могут быть обработаны поверхности поршней с перемещенными по длине изделия поперечными сечениями Переменные сечения характеризуются тем, что большая ВВ и малая ГГ оси (см. фиг. 8) овальных кривых изменяются по всей длине L обрабатываемой поверхности поршня. Обработка поршней с переменным поперечным профилем на предлагаемом станке осуществляется при определенном угле поворота / в вертикальной или горизонтальной плоскости оси Og-Og вращения поршня относительно оси направления подачи стола. При движении стола в направлении оси Oi-О, с Осью Og-Ogr развернутой на угол fl , происходит изменение величины смещения Е осей относительно точки О по длине изделия. Величина смещения F осей может увеличиваться или уменьшаться--на сотэтветствутдшее приращение .; (где L - длина обработки) в зависимости от того, в какую сторону развернутана угол ось Og-Og вращения поршня. Увеличение смещения fg осей происходит в том случае, когда при перемещении детали о.тносительно точки Од ближе к последней располагается сторона угла Я , образованная .осью . При обратном расположении сторон угла , т.е. когда ближе .к точке Qj.располагается ось Og-Og, происходит уменьшение смещения 22 осей. В наладке (см, фиг.2) при движениистола к резцовой головке происходит увеличение смещения 22 осей, и на длине L обработки при постоянном радиусе .д вращения резцов большая полуось возрастает на величину L-tg , а малая полуось на Тр1кую же уменьшается (см. фиг. 8) . Следовательно/ при отключенном копир продольного профиля в плоскости:, проходящей через большие оси поперечных сечений образующая М прямолинейная и Конусная с большим основанием В В. Поскольку размер максимального диаме ра поперечного сечения юбки поршня у канавки под маслосъемное кольцо (сечение на фиг. 8) должен быть леньше, чем у раскрытого торца, т.е ВВ В,В,, для получения эквидистан ного профиля с меньшей большой осью необходимо учитывать угол при профилировании продольного профиля на копире. Изменяя копиром при синхронном его перемещении с поршнем радиус й ащения ( резцов по длине обработки L, можно получить конусный продольный профиль (образующая А на фиг 8) с большим основанием ВВ или бочкообразный (образующая Н на фиг. 8). Такие формы наиболее характерны для поршней с переменным профилем. При уменьшении величины смещения Jg осей по длине L обработки на соответствую щее значение L-tg происходит уменьшение большой полуоси и увеличение малой полуоси поперечного сечения. Кривые поперечных сечений поршней, Переменные по длине, эллиптические, охватывающие эллипс и охватываемые эллипсом, получаются при настройках, аналогичных получению постоянных по длине изделия сечений с той разницей что ось О2-Oj развернута на требуемы угол Д . Переменная по длине изделия пологая или вытягутая эллиптическая кривая получается при угле поворота инструментального узла ( О и смещении развернутой на требуемый угол в горизонтальной плоскости (плоскости разворота инструментального узла) оси Og-Og вращения поршня на величину Fo относительно точки О (кривая Б/, на фиг. 8) , Но в этом случае -происходит образование дополнительного эллипса в плоскости нормального поперечного сечения поршня за счет сечения цилиндра наклонной плоскостью и наложение на эллиптическую кривую, .полученную смещением осей шпинделей. Но поскольку величина угла колеблется в пределеах б-30, то наложение эллипса, получаемого за счет сечения цилиндра наклонной плоскостью, можно не учитывать. Получение переменных по длине изделия кривых, охватывающих эллипс, достигается разворотом оси на определенный угол Су f О и смещением на угол / оси Og Оо в горизонтальной плоскости - плоскости разворота инструментального узла на величину 1 относительно точки Oj (кривая D на фиг. 8). Разворот на угол fl оси вращения поршня также происходится в горизонтальной плоскости при помощи каретки углового поворота 11 вокруг пальца 16. При смещении, развернутом на угол Л , оси 02-02 вращения поршня на величину Ig относительно точки О в вертикальной плоскости перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла и угле разворота оси (f Q получают переменные поперечные сечения, охватываемые эллипсом (кривая Е на фиг. 8). Причем в этом случае разворот оси вращения поршня на угол производится- в вертикальной плоскости вокруг оси 17 при помощи мерных плиток. При развороте оси на угол Я одновременно в двух плоскостях обеспечивается получение переменных не симметричных кривых со скручиванием I их по длине.

СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ L |ПОРШНЕЙ по' авт. св. » 217861,отличающийся тем, что, с целью получения изменяющихся по длине обрабатываемого изделия гаммыэллиптических профилей охватывгиощих эллипс и охватываемых эллипсом, а также несимметричных профилей без передвижения оси вращения изделия в процессе обработки, он снабжен ме-' ханизмом жесткой кинематической настройки углового положения оси вращения изделия в плоскости, параллельной или перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла в виде каретки углового поворота и по воротно-переставной системы наклонных плит.

чч ад 12 31 30 41 гз zi zize ig гз

Фиг.З

Фиг.

Фиг. 8