Машина для сварки трением Советский патент 1976 года по МПК B23K19/02 

1

Изобретение относится к области сварки трением.

Известна машина для сварки трением, на которой возможно создание резонансных режимов при относительном движении заготовок.

Недостатком конструкции этой машины является невозможность регулирования резонансных режимов, так как собственная частота колебательной системы определяется параметрами торсиона. Изменение скорости враш,ення рабочего шпинделя при сохранении резонанса требует изменения конструкции торсиона. Кроме того, поскольку в резонансном режиме в качестве поглотителя энергии участвует не только сварной стык, но и сам торсион, то машина обладает низким к.п.д. (гистерезисные потери) и малой надежностью вследствие быстрого разрушения торсиона.

Известна другая машина для сварки трением, содержаш,ая станину, врашаюшийся шпиндель передней бабки, шпиндель задней бабки и инерционный импульсатор, снабженный водилом с размещенными на нем сателлитами и основным солнечным колесом.

Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической суш,ности и достигаемому результату.

Недостатком его является невозможность изменения резонансных частот независимо от скорости врашения шпинделя, необходимость

переоборудования передней бабки с рабочим шпинделем, трудность использования импульсатора при малых скоростях вращения заготовок, например при сварке жаропрочных материалов.

Целью изобретения является улучшение качества соединения путем создания резонансных режимов в относительном движении заготовок.

Это достигается тем, что основное солнечное колесо импульсатора жестко закреплено на шпинделе задней бабки, а импульсатор снабжен самостоятельным приводом, дополнительным солнечным колесом, жестко закрепленным на станине, сателлитами, размещенными на водиле и соединенными с центробежной муфтой двумя коронными шестернями, одна из которых находится в зацеплении с сателлитами основного солнечного колеса, а

другая - с сателлитами дополнительного.

На фиг. 1 показана описываемая машина; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

МаШИна содержит станину 1; переднюю бабку 2; вращающийся шпиндель 3 передней

бабки; шпиндель 4 задней бабки 5; корпус 6 импульсатора; водило 7; сателлиты 8 импульсатора; основное солнечное колесо 9, жестко закрепленное на шпинде 4; дополнительное неподвижное солнечное колесо 10; дополнительные сателлиты 11; коронные шестерни 12

и 13; грузовые звенья 14 центробежной муфты; рычаги 15 центробежной муфты; двигатель 16 импульсатора и двигатель 17 шпинделя 3.

Машина работает следуюш,им образом.

После закренления заготовок 18 в зажимных устройствах шпинделей 3 и 4 включается двигатель 17. Одновременно с соприкосновением заготовок 18 включается двигатель 16 импульсатора. При этом водило 7 приводит в движение сателлиты 8 и 11, которые, обегая по дополнительному солнечному колесу 10 и основному солнечному колесу 9, жестко скрепленному со шпинделем 4 задней бабки 5, увлекают коронные шестерни 12 и 13. Поскольку кинематические размеры одноименных шестерен одинаковы, а коронные шестерни 12 и 13 связаны между собой с помош,ью центробежной муфты, то средняя скорость солнечного колеса 9 будет равна скорости солнечного колеса 10, т. е. равна нулю. Центробежные силы от грузовых звеньев 14 с помош,ью рычагов 15 создают при враш;ении упругую связь между коронными шестернями 12 и 13, а также между находящимися с ними в зацеплении сателлитами 8 и 11. Ввиду того, что последние находятся в постоянном зацеплении с солнечными колесами 9 и 10, упругая связь соответственно возникает между шпин.делем 4 и корпусом задней бабки 5.

Сателлиты 11 импульсатора обкатывают солнечное колесо 9. Так как центры тяжести сателлитов 11 смещены, то на солнечное колесо 9 действует знакопеременный момент инерционных сил, и солнечное колесо стремится совершить знакопеременное вращение в течение одного цикла. Собственные колебания упругой системы: шпиндель 4 - сателлиты 11 - коронная шестерня 13 - грузовое звено 14 - рычаги 15 - корпус задней бабки 5 накладываются на знакопеременное вращение от инерционных сил неуравновешенных сателлитов 11. При этом частота колебаний рассматирваемой упругой системы будет зависеть от моментов инерции ее элементов и от жесткости центробежной муфты, которая определяется величиной скорости вращения двигателя 16 импульсатора, а также массой грузовых звеньев 14. В конструкции машины частота собственных колебаний рассматриваемой системы рассчитана так, что она совпадает с частотой колебаний момента от инерционных сил неуравновешенных сателлитов 11 независимо от скорости двигателя 16. Это получается вследствие того, что жесткость центробежной муфты пропорциональна величине центробежных сил, которые в свою очередь пропорциональны второй степени скорости врашения двигателя 16. Центробежная муфта используемой конструкции обладает в достаточных пределах линейной жесткостью, а для линейных упругих систем собственная частота колебаний пропорциональна корню квадратному из величины жесткости. Па основании этих зависимостей собственная частота колебаний рассматриваемой упругой системы прямо пропорциональна скорости двигателя 16. Это позволяет сделать ее равной 5 частоте колебаний от инерционных сил неуравновешенных сателлитов 11, которая также прямо пропорциональна скорости двигателя 16. Полученный таким образом резонсный режим сохраняется при любых оборотах двигателя 16, что позволяет делать частоту колебаний шпинделя задней бабки равной частоте, возбуждаемой моментами сил трения в свариваемом стыке, которая определяется скоростью вращения щпинделя 3. При сварке

5 жаропрочных материалов, когда момент трения в стыке относительно мал, величина скорости двигателя 16 назначается небольшой, соответственно частоте колебаний момента трения в стыке. При соединении высокоплас0 тичных металлов, когда частота колебаний момента трения в стыке сравнительно велика, скорость двигателя 16 назначается высокой, также соответственно частоте колебаний момента трения в стыке. Паличие резонансного

5 режима увеличивает амплитуду относительного колебания заготовок, что способствует улучшению качества сварного соединения.

По истечении заданного времени сварки отключают шпиндель 3 от двигателя 17, переходя к проковке сварного -соединения. Одновременно производят отключение двигателя 16, в результате чего прекращается воздействие рассматриваемой упругой системы, и последняя, работая как дополнительная инерт5 ная масса, передает часть своей энергии для скручивания потерявшего к этому времени долю пластичности металла сварного стыка, т. е. осуществляется динамическая проковка. Можно в период проковки сварного соединения не отключать двигатель 16. В этом случае осуществляется пульсирующая проковка стыка с помощью момента инерционных сил импульсатора. При этом величина момента инерционных сил должна выбираться так, чтобы не нарушить формирование сварного соединения.

Формула изобретения

Машина для сварки трением, содержащая станину, вращающийся щпиндель передней бабки, шпиндель задней бабки и инерционный импульсатор, снабженный водилом с размещенными на нем сателлитами и основны.м солнечным колесом, отличающаяся тем, что, с целью улучщения качества соединения путем создания резонансных режимов в относительном движении заготовок, основное солнечное колесо .импульсатора жестко закреплено на шпинделе задней бабки, а импульсатор снабжен самостоятельным приводом, дополнительным солнечным колесом, жестко закрепленным на станине, сателлитами, размещенными на водиле и соединенными с центро5бежной муфтой двумя коронными шестернями, одна из которых находится в зацеплении 6 с сателлитами основного солнечного колеса, а другая - с сателлитами дополнительного.

f)us.2