Гидростатические направляющие металлорежущего станка Советский патент 1982 года по МПК B23Q1/01 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

Изобретение относится к станкостроенин) и предназначено для использования в металлорежущих станках, имеющих гидростатические направляющие. Известна гидростатическая опора металлорежущего станка, содержащая включенные последовательно между смазочной канавкой гидростатической опоры и источником питания дроссель настройки и управляемый ступенчатый дроссель. К источнику питания подключено реле- давления. Гидростатическая опора ос.нащена управляющим устройством, содержащим дополнительное реле давления и ступенчатый золотник, имеющий одинаковое с управляемым дросселем число ступеней. Торцовые камеры ступеней золотника расположены в той же последовательности, что и торцовые камеры управляемого сту-. пенчатого дросселя. Диаметры ступеней золотника, примыкающие к торцовым камерам, соответственно пропорциональны диаметрам ступеней управляемого дросселя, примыкающих К его торцовым камерам. Все торцовые камеры золотника соединены с торцовьши камерами управляемого дросселя, расположенными в той же последовательности. При этом с источником питания связана торцовая камера, примыкающая к концевой распределительной ступени золотника. В противоположных торцовых камерах золотника установлены пружины, упирающиеся в корпус, а золотник гидролинией связан с реле давления. В такой конструкции при нарущении стабильности смазочного слоя в опоре, вызванного, например, засорением или заеданием управляемого дросселя, повреждением в гидролиниях и т. д., обеспечивается аварийный останов привода станка 1. Однако такое техническое решение пригодно для односторонних гидростатических опор направляющих и не может быть использовано для двусторонних гидростатических направляющих, так как управление последними осуществляется регуляторами, связанными между собою попарно гидравлическими связями. Известны двусторонние гидростатические направляющие металлорежущего станка, содержащие базовые и противоположно им расположенные замыкающие гидростатические опоры, состоящие из плунжеров, взаимодействующих торцовыми

поверхностями с плавающей планкой, и камеры, примыкающей к противоположным торцам плунжеров, а также дроссели настройки, соединенные с источником питания и замыкающей опорой, реле давления и двухступенчатым золотником. Золотник установлен в автономном корпусе с зазором между двумя подпружиненными щайбами, упирающимися в корпус. При этом больщая торцовая, средняя и меньшая торцовая камеры соединены гидролиниями соответственно с выходом первого дросселя настройки, выходом второго управляемого дросселя и источником питания. Отношение поперечных сечений плунжеров замыкаюшей опоры к эффективной площади этой опоры равно отношению площади поперечного сечения концевой дросселирующей ступени первого управляемого дросселя к площади поперечного сечения средней ступени первого управляемого дросселя, а также отнощениям площадей поперечных сечений концевой наддросселирующей ступени и средней ступени первого управляемого дросселя, концевой дросселирующей ступени и концевой недросселирующей ступеней второго управляемого дросселя, меньшей и большей ступеней золотника и на единицу меньше отношения площадей поперечных сечений средней и концевой недросселирующей «ступеней второго управляемого дросселя.

Опоры гидростатических направляющих оснащены регуляторами, каждый из которых имеет соединенные между собой дроссель настройки и управляемый трехступенчатый дроссель с контролирующим устройством, имеющим реле давления, и подключенные к нему ступенчатые золотники 2.

Недостатком данного устройства является то, что в случае его использования (без регулятора замыкающей опоры) в односторонней гидростатической опоре необходимо заменить имеющееся контролирующее устройство на контролирующее устройство, выполненное по другой гидравлической схеме.

Целью изобретения является упрощение конструкции и унификация за счет сокращения номенклатуры аппаратов управления.

Указанная цель достигается тем, что один из золотников контролирующего устройства выполнен трехступенчатым, при этом площадь поперечного сечения средней ступени больше площадей поперечного сечения крайних - гладкой и распределительной ступеней. Контролирующее устройство и регуляторы выполнены в отдельных корпусах и размещены на коммутирующей гидропанели, соединенной гидролиниями с гидростатическими опорами и источНИКОМ питания.

Посредством коммутирующей гидропанели все камеры управляемого трехступенчатого дросселя каждого регулятора односторонних гидростатических опор, образующих гидростатические направляющие, соединены соответственно со всеми камерами золотника контролирующего устройства, расположенными в той же последовательности, а концевая камера, примыкающая к распределительной ступени золотника, соединена с источником питания.

Посредством коммутирующей гидропанели концевая камера контролирующего устройства, примыкающая к торцу распределительной ступени золотника, соединена с источником питания, а соседная с ней промежуточная камера - с входом в дроссель настройки регулятора замыкающей опоры двусторонних опор, образующих гидростатические направляющие металлорежущего станка, а противоположная концевая камера, примыкающая к торцу ступени трехступенчатого золотника, и прилегающая к ней промежуточная камера - с входом дросселя настройки регулятора базовой опоры.

На фиг. 1 приведены гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные двусторонними опорами; на фиг. 2 - контролирующее устройство; на фиг. 3 - гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные односторонними опорами; на фиг. 4 - блок управляющих устройств, общий вид;

Гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные двусторонними, базовой и замыкающей, гидростатическими опорами содержат параллельные направляющие поверхности 1 и 2 на неподвижном узле 3, например станине. Перемещаемый узел 4, например суппорт металлорежущего станка, расположен на неподвижном узле 3. На перемещаемом узле 4 имеются поверхности 5 и б, контактирующие через смазочные слои толщиной HI и hj с Направляющими поверхностями 1 и 2 неподвижного узла. На поверхности 5 имеется смазочная канавка 7, соединенная гидролинией 8 с управляющим устройством. Совокупность поверхности со смазочной канавкой 7 является базовой опорой.

На поверхности 6 выполнена смазочная канавка 9, соединенная гидролинией 10 с управляющим устройством. Совокупность поверхности 6 со смазочной канавкой 9 является замыкающей опорой.

Поверхность 6 выполнена на компенсационной планке 11. Кроме компенсационной планки конструкция содержит также замыкающую планку 12.

В расточках на торцах плунжеров 13 образуется камера 14, связанная с управляющим устройством гидролинией 15.

Управляющее устройство состоит из двух регуляторов-регулятора базовой опоры и регулятора замыкающей опоры.

Регулятор базовой опоры состоит из дросселя настройки 16 и управляемого дросселя, содержащего три ступени 17-19. На концевой ступени 17 выполнена винтовая канавка 20. Регулятор замыкающей опоры состоит из дросселя настройки 21 и управляемого дросселя, содержащего три ступени 22-24. На концевой ступени 24 выполнена винтовая канавка 25.

Смазочная канавка 7 базовой гидростатической опоры связана с камерами 26 ir27 и источником питания через винтовую канавку 20 управляемого дросселя регулятора базовой опоры, концевую камеру 28 и дроссель настройки 16. Смазочная канавка 9 замыкающей гидростатической опоры через дроссель настройки 21, винтовую канавку 25 управляемого дросселя регулятора замыкающей опоры и концевую камеру 29 связана с источником питания.

Концевая камера 30 также связана с источником питания, камеры 31 и 32 - со сливом.

Камера 14 связана с гидролинией, соединяющей управляемый дроссель регулятора замыкающей опоры с дросселем настройки 21. Камера 33 обратной связи управляемого дросселя регулятора замыкающей опоры также связана с гидролинией, соединяющей управляемый дроссель регулятора базовой опоры с дросселем- настройки 21.

Ступенчатый золотник контролирующего устройства расположен в отдельном корпусе 34 и содержит три ступени - 35-37, расположенные с некоторым зазором в осевом направлении между двумя щайбами 38 и 39, прижатыми к корпусу 34 пружинами 40 и 41. В ступени 37 выполнены осевое 42 и радиальное 43 сверления, а в корпусе 34 - круговая канавка 44.

Двухпозиционный золотник 45 прижат пружиной 46 в крайнее правое положение.

Указатель 47, расположенный на конце двухпозиционного золотника 45, в этом положении утоплен в корпусе 34.

Камера 48 связана отверстием с круговой канавкой 44.

Дроссель 49 соединяет камеру 48 со сливом. Через этот дроссель осуществляется слив утечек. В корпусе 34 выполнена также круговая канавка 50, соединенная с реле давления (не показано).

Описанное .управляющее устройство сочетается с контролирующим устройством с помощью гидролиний. Гидролиниями связаны следующие камеры: 28 с 51 и 52, 14 с 53. Камеры 29, 30 и 54 соединены с источником питания.

Устройство работает следующим образом.

При изменении нагрузки происходит изменение зазора h,, что, в свою очередь, приводит к изменению давлений в камерах

26 и 28, а также в камере 27. Оба управляемых дросселя перемещаются, длины их винтовых канавок, дросселирующих масло, изменяются, следовательно, изменяется и расход масла, поступающего в смазочные

канавки 7 и 9. Причем это изменение расхода осуществляется по дифференциальной зависимости, т. е. при увеличении расхода масла, поступающего в смазочную канавку 9, уменьщается длина винтовой канавки и д наоборот. Следовательно, давления в смазочных канавках 7 и 9 изменяются таким образом, чтобы уравновесить изменившуюся нагрузку. Так как смазочные канавки 7 и 9 связаны соответственно с камерами 28 и 33 обратной связи управляемых дросселей,

5 то перемещение этих дросселей прекращается, как только все их элементы окажутся в равновесном состоянии.

При правильном функционировании всех элементов устройства управляемые дроссели всегда находятся в равновесном состоя НИИ. Данное состояние обеспечивается исключительно воздействием масла на торцовые поверхности их ступеней. Если же эти ступени хотя бы одного из управляемых дросселей окажутся под воздействием каких-либо дополнительных сил, например сил повышенного трения, реакции одного из жестких упоров (управляемый дроссель находится в крайнем положении) и т. п., то алгебраическая сумма сил, возникающая вследствие воздействия масла на торцовые

0 поверхности ступеней данного управляемого дросселя, не будет равна нулю, следовательно в этом случае устройство функционирует ненормально. Не будет равна нулю и алгебраическая сумма сил, возникающая от воздействия масла на торцовые поверхности ступеней 35-37 трехступенчатого золотника. Он отклонится от нейтрального положения в ту или другую сторону, сжимая пружину 40 или 41. Масло поступит в круговую канавку 44 и из нее в камеру 48. Двухпозиционный золотник 45, сжимая пружину 46, переместится, указатель 47 выйдет наружу, указывая тем самым, что в данной гидростатической опоре или в ее управляющем устройстве возникла неисправность; камера 48 соединится с укруговой канавкой 50, которая связана гидролинией с реле давления. Реле давления сработает, сигнализируя тем самым о возникновении неисправности.

На фиг. 2 обозначены давления, подводимые от управляющего к контролирующему устройству. Если управляющее устройство состоит из регулятора базовой опоры и регулятора замыкающей опоры, то подводятся давления Р, Р.| и P (на фиг. 2 эти обозначения заключены в скобки). Описанное управляющее устройство без регулятора замыкающей опоры может быть использовано для работы с односторонней гидростатической опорой. Работа регулятоpa базовой опоры с односторонней гидростатической опорой не отличается от его работы с базовой опорой двусторонней гидростатической опоры. Для контроля функционирования может быть использовано описанное контролирующее устройство, которое связано гидролиниями с регулятором базовой опоры. Рассматриваемое управляющее устройстворегулятор базовой опоры сочетается с контролирующим устройством с помощью гидролиний. Гидролиниями связаны следующие камеры: 55 с 51, 56 с 52, 57 с 54. Камеры 54 и 57 связаны также с источником питания. На фиг. 2 обозначены давления, подводимые от управляющего устройства - регулятора базовой опоры к контролирующему устройству. В этом случае подводятся давления Р, Р( и Р . Рассмотренное техническое решение позволило выполнить управляющее устройство в виде пакетов (фиг. 4), содержащие; с.чедующие модули: регулятор базовой опоры 1, контролирующее устройс1во 2 и регулятор замыкаюп1ей опоры 3, которые устанавливаются на гидропанели 4. f-Ia фиг. 4 приведен общий вид конструкции блока управляющих устройств, состояп;его из трех полных пакетов модулей и предназначенного для стабилизации смазочных слоев в трех двусторонних гидростатических опорах направляющих, 5 и 6 - винты дросселей настройки. В случае использования блока для стабилизации смазочных слоев в односторонних гидростатических онорах напрдвляющих на гидропанели 4 должны быть установлены только регуляторы базовой оноры 1 и контролирующие устройства 2. Рассмотренная конструкция является универсальной. Она может быть использована для стабилизации толщины смазочного слоя в гидростатических опорах направляющих, размеры которых охватывают практически весь необходимый для гидростатических направляющих диапазон. Данная конструкция позволяет значительно упростить технологию изготовления гидростатических направляющих: направляющие могут быть выполнены из, чугуна, при этом опасность их задиров в случае отказа гидростатики .сводится к минимуму. Возможно, что появление этих устройств даст толчок к значительно большему распространению гидростатических направляющих Замена направляющих качения, имеющих стальные каленые направляющие и танкетки, на гидростатические, выполненные из чугуна и оснащенные предлагаемыми устройствами, наряду с повышением жесткости и , виброустойчивости станков ПОВЫСИТ их технологичность и снизит себестоимость. Формула изобретения . Гидростатические направляюп ие металлорежущего станка, образованные гидростатическими опорами, содержащими подвижную и неподвижную части, и оснащенные регуляторами, каждый из которых имеет соединенные между собой дроссель настройки и управляемый трехступенчатый дроссель с контролирующим устройством, имеющим реле давления и подключенные к нему ступенчатые золотники, торцовые камеры которых связаны гидролиниями с торцовыми камерами ступеней управляемых ступенчатых дросселей ре1уляторов, отличающиеся тем, что, с целью упрощения и унификации направляющих за счет сокрапления номенклатуры аппаратов управления, контролирующее устройство и регу.шторы выполнены в отдельных корпусах и размещены на коммутирующей гидропанели, соединенной гидролиния.мн с гидростатическими опорами и источником пита1п-1Я. причем один из ЗОЛОТ1П1КОВ контролирующего устройства выполнен трехступенчатым с площадью поперечного сечемия средней ступени больше площадей поперечного сечепия крайних-гладкой и расиределительной. 2.Направляющие по п. 1, отличающиеся тем, что посредством коммутирующей гидропанели все камеры управляе: 1ого трехступенчатого дросселя каждо1Ч) регу.лятора соединен) соответствепно со ;се.и камерами золот1 ика контролирующего стройства, расположенными Б той же последовате; ьности, а концевая камера, римь кающая к рас 1ределитель 1ой ступени золотника, соединена с источником г итания. 3.Направляюплие но п. 1 с гидростатическими опорами, отличающиеся тем, что посредством коммутирук)дей гидропапели концевая камера коптролиру О дего устройства, примыкающая к рас 1ределительпой ступени золотника, соединена с источником питания, соседняя с ней промежуточная камера - с входом в дроссель настройки регулятора замыкающей опоры, а противоположная концевая камера, примыкающая к торцу гладкой ступени трехступенчатого золотника, и 1)илегаю дая к ней про.межуточная камера - с входом дросселя настройки регулятора базовой опоры. Источники инфор.мации, принятые во вни.мание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Я 749621, кл. В 23 Q 1/02, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3007682/25-08, кл. В 23 Q 1/02, 1980 (прототип). 1/6

3S J5 /ЛУ Д cL J /

fo

J/ 19 гэ

фиг.) Н Щ 53 5 L / /

Фиг 2 aSjreffuff 8 43 /.д / / //

////// /r ;: ;

т //// /АГ//////.

57

I

PH I

фиг. д