Устройство для базирования изделий

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИИ, содержащее корпус. ЕСЕСеШ Р.Й 13 iq I а „,;,,,,;,„,-... . ,,, 1 .,:, . i,- ..).А I.-КНБЛЙСТЕЙЙ несущие карманы газостатических или гидростатических опор, коллекторы и каналы для подвода текучей среды к несущим карманам опор, привод технологических перемещений изделия, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки изделий с базовыми поверхностями нецилиндрической и/или непрямолинейной формы, в корпусе на газостатических или гидростатических опорах установлен носитель изделия, в котором выполнена полость, соответствующая по форме обрабатываемому изделию, а также несущие карманы гидростатических или газостатических опор, сопряженные с базовыми поверхностями изделия, и каналы для подвода текучей среды к карманам гид§ ростатических или газостатических опор. IS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 23 3/06

В Гi"(.. Б;Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13, . ...13

БИБЛИО11 Щ

8 10 8 1У 3 3

Ь4

7

„7 юг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3639458/08-25 (22) 05.09.83 (46) 07.09.85. Бюл. № ЗЗ (72) М. А. Шиманович, В. Н. Панин, Ф. С. Аслибекян, А. Г. Матвеев и И. Н. Наумов (71) Московский станкостроительный завод

«Красный пролетарий» им. А. И. Ефремова и Московский станкостроительный институт (53) 621.941 (088.8)

156) Авторское свидетельство СССР № 543493, кл. В 23 Q 1/24, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 831501, кл. В 23 Q 3/06, 1979. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ, содержащее корпус, „„Я0„„1127120 А несущие карманы газостатических или гидростатических опор, коллекторы и каналы для подвода текучей среды к несущим карманам опор, привод технологических перемещений изделия, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки изделий с базовыми поверхностями нецилиндрической и/или непрямолинейной формы, в корпусе на газостатических или гидростати еских опорах установлен носитель изделия, в котором выполнена полость, соответствующая по форме обрабатываемому изделию, а также несу щие карманы гидростатических или газостатических опор, сопряженные с базовыми поверхностями изделия, и каналы для подвода текучей среды к карманам гидростатических или газостатических опор.

1177120

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус и носитель выполнены разъемными и соединены между собой по крайней мере одним Т-образным захватом, закрепленным на носителе изделия и входящим с зазором в выполненный в корпусе Т-образный кольцевой паз, а части носителя имеют в плоскости разъема V-образные сопряженные выступы и пазы.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, опоры в корпусе выполнены гидростати есИзобретение относится к области машиностроения и может найти применение при механической обработке и контроле деталей, имеющих в поперечном сечении форму отличную от полного круга, например квадратную, круглую с пазом и т.п.

Цель изобретения — повышение точности обработки изделий с базовыми поверхностями нецилиндрической и/или непрямолинейной формы и виброустойчивости.

На фиг. 1 изображено устройство для базирования изделия прямоугольного сечения; на фиг. 2 — сечение А А на фиг. 1; на фиг. 3 — устройство для базирования цилиндрического изделия с шпоночным пазом; на фиг. 4 — узел 1 на фиг. 3; на фиг.5 — 15 сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 — устройство для базирования изделия эллипсоидальной формы; на фиг. 7 — сечение В-В на фиг. 6.

Устройство для базирования изделия содержит корпус 1, крышку 2, входящую в состав корпуса 1, несущие карманы 3 гидростатических или газостатических (бесконтактных) опор, несущие карманы 4 осевой бесконтактной опоры, носитель 5 изделия 6.

Носитель выполнен в виде кругового цилинд- д5 ра и бесконтактно установлен в корпусе посредством несущих карманов 3 и 4 и при помощи полого стержня 7 соединен с приводом вращения (не показан). Изделие 6 размещено во внутренней полости носителя 5, имеющей соответствующую изделию форму.

В носителе 5 выполнены дополнительные бесконтактные опоры, имеющие выходные каналы 8, обращенные в сторону базовых поверхностей изделия б. Эти опоры через кольцевой коллектор 9 также подключены к источнику подачи сжатого воздуха P . Для удержания изделия б неподвижным в осевом направлении в носителе 5 может быть выполнена полость 10, соединенная с вакуумной магистралью 11 и уравновешивающая действие выходных каналов 8, расположен- 40 ных на внутреннем торце носителя. кими, а в носителе изделия — газостатическими, при этом коллекторы для подвода газа расположены с внешних сторон гидростатических опор и отделены от них выполненными в корпусе уплотнительными канавками, соединенными с атмосферой через регулируемые сопротивления, и дренажными канавками, соединенными со сливом.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод технологических перемещений изделия подключен к носителю изделия.

Обработка внутреннего отверстия 12 изделия 6 производится инструментом 13, совершающим возвратно-поступательное движение подачи.

Для удобства установки и извлечения изделия 6 из устройства носитель 5 может выполняться разъемным, состоящим из двух частей 14 и 15 (фиг. 2). При этом целесообразно на носителе закрепить Т-образные захваты 16 — 18, входящие с зазором в рабочем положении устройства (при закрытой крышке 2) в кольцевые Т-образные пазы 19, выполненные в корпусе 1 и крышке 2. Причем при открывании крышки 2 захваты 17 и 18 должны удерживаться в соответствующих пазах 19, а поверхности 20 разъема носителя 5 для точного совмещения при закрывании и для фиксации в плоскости разъема имеют сопряженные V-образные пазы и выступы.

Опоры в корпусе можно выполнить в виде радиальных гидростатических подшипников с взаимообратным дросселированием, несущие карманы 21 которых образованы во втулках 22 и 23, закрепленных в корпусе 1 (фиг. 3 и 5).

Во втулках 22 и 23 имеются также кольцевые камеры 24 подвода смазки, подключенные к источнику давления жидкости (масла) Р„, и по четыре (по числу несущих карманов 21) равномерно расположенные по окружности приемные камеры 25. Диаметрально противоположные карманы 21 и камеры 25 соединены винтовыми канавками 26. На внутренних торцах втулок 22 и 23 выполнены несущие карманы 27 осевого гидростатического подшипника, взаимодействующие с торцами поршня 28, которым снабжена цилиндрическая гильза 29, жестко скрепленная с размещенным внутри нее носителем 5 изделия 6. Гильза 29 поддерживается несущими карманами 21 радиальных гидростатических подшипников. С наружных сторон несущих карманов 21 расположены дренажные канавки 30, соединенные со сли1177120 вом, уплотнительные канавки 31, соединенные с окружающей средой через регулируемые сопротивления 32, и кольцевые канавки 33, подключенные через регулируемые сопротивления 34 к источнику подачи сжатого воздуха Рв. Канавки 33, радиальные каналы 35, выполненные в гильзе 29, и продольные каналы 36, выполненные в носителе 5, разделенные щелевыми уплотнениями, образуют бесконтактный пневмоколлектор, питающий дополнительные газостатические опоры изделия 6, выходные каналы 8 которых выполнены в носителе 5. Изделие 6 представляет собой пиноль токарного станка, на цилиндрической наружной поверхности в которой имеется продольный шпоночный паз 37. Для уравновешивания его влияния на положение изделия в носителе с диаметрально противоположной стороны выполнен паз 38 такой же ширины. С целью четкого ориентирования изделия при его установке в носитель, на последнем (и/или на гильзе 29) закреплен диск 39, имеющий выступ 40, входящий с зазором в паз 37.

Для сообщения вращения обрабатываемому изделию 6 оно соединено с носителем специальной муфтой, жесткой вдоль оси и упругоподатливой в остальных направлениях. Эта муфта содержит полумуфту 41, жестко соединенную с гильзой 29, а следовательно, и с носителем 5, и полумуфту 42, закрепляемую на изделии 6 посредством винта 43. Полумуфты 41 и 42 соединены меж- 30 ду собой тонкостенной трубкой 44 и тонким стержнем 45, связанным с приводом вращения (не показан).

Изделие 6 установлено в носителе 5 с диаметральным зазором 2h, а гильза 29 — во втулках 22 и 23 с диаметральным зазором

2Н. Зазор между торцами втулки 23 и поршня 28, обеспечивающий функционирование осевой гидростатической опоры, равен Н, а поршень 28 сопряжен с отверстием корпуса 1 с диаметральным уплотняющим зазо- 40 ром 2Нд. Для осуществления осевых перемещений носителя 5 с изделием 6 поршень

28 должен быть установлен между внутренними торцами втулок 22 и 23 с суммарным осевым зазором 2H + х, где х — максимальный ход поршня. При этом, чтобы не нарушалась работа пневмоколлектора, ширина канавки 33 должна быть больше диаметра канала 35 на величину х (фиг. 4). Полости 46 и 47, образованные между поршнем 28 и втулками 22 и 23, посредством каналов 48 и 49 через управляющее устройство 50, на50 пример золотник, соединены с источником давления Р и сливной магистралью.

Необходимым условием выполнения устройства для базирования является соответствие формы поверхности носителя 5, на которых имеются выходы дополнительной бесконтактной опоры, форме базовых поверхностей обрабатываемого изделия 6. Так, на фиг. 6 и 7 показано изделие 6, имеющее форму эллипсоида, установленное в носителе 5, имеющем соответственно выполненные установочные поверхности, причем для установки и извлечения изделия имеется плоскость 51 разъема носителя.

Устройство для базирования, в котором бесконтактные опоры в корпусе и носителем выполнены газостатическими (фиг. 1 и 2) работает следующим образом.

При открытой крышке 2 носитель 5 разделен на две части 14 и 15, которые при остановке вращения в предыдущем цикле должны быть соответствующим образом сориентированы. При этом одна часть 14 носителя 5, удерживаемая захватами 17, остается в корпусе 1, а другая часть 15, поднимается захватами 18, откидывается вместе с крышкой 2. Во внутреннюю полость нижней «асти 14 устанавливается изделие 6, после чего крышка 2 закрывается и обе части 15 и 14 носителя 5 смыкаются по поверхности 20 разъема.

От источника Р> подается воздух под давлением, который поступает в несущие карманы 3 и 4 бесконтактных опор корпуса и через бесконтактный коллектор 9 — к выходным каналам 8 дополнительных бесконтактных опор носителя 5. Одновременно из полости 10 откачивается воздух, создавая в ней разряжение, необходимое для удержания изделия в осевом направлении. В результате подачи сжатого воздуха в указанные бесконтактные опоры цилиндрический носитель 5 занимает строго определенное положение относительно корпуса, а изделие 6 прямоугольного сечения — относительно носителя 5. Затем носителю с изделием сообщается вращение от привода через стержень 7 и посредством инструмента 13 производится высокоточная обрабоТка отверстия 12, обеспечивающая строгое взаиморасположение обрабатываемых поверхностей от нос ител ь но 6 азов ых

Работа устройства для базирования изделий с комбинированными гидростатическими и газостатическими опорами поясняется на примере приспособления для шлифования конусного отверстия в пиноли токарного станка, на базе наружной цилиндрической поверхности с продольным шпоночным пазом (фиг. 3 — 5) .

Включают источник давления Р и источник подачи сжатого воздуха Р,. Масло поступает в кольцевые камеры 24, откуда через зазоры Н дросселируется в приемные камеры 25 и несущие карманы 27 осевого гидростатического подшипника. Из каждой камеры 25 масло по винтовым канавкам 26 попадает в каждый диаметрально противоположный несущий карман 21 радиальных гидростатических подшипников. Из карманов 21 масло дросселируется в дренажные канавки 30. При этом гильза 29 с носителем

1177120

17

Фиг. Г

5 жестко и бесконтактно центрируется тонким (толщиной Н) текущим слоем масла, как это обычно осуществляется в радиальных гидростатических подшипниках с взаимообратным дросселированием.

Другой поток масла из несущих карманов 27 попадает в полости 46 и 47. Когда управляющее устройство 50 через канал 49 соединяет полость 47 со сливом, а полость

46 через канал 48 закрывает (отключает от источника давления Р> и от сливной магистрали), поршень 28 давлением в полости 46 сдвинут в сторону втулки 23 (фиг. 3).

При этом давление в левом кармане 27 уравновешивается давлением в полости 46 и гильза 29 с носителем 5 жестко и бесконтактно фиксируется в осевом направлении.

Сжатый воздух от источника Р через регулируемые сопротивления 34 поступает в кольцевые канавки 33 пневмоколлектора, откуда по радиальным каналам 35, продольным каналам 36 и выходным каналам 8 вытекает во внутреннюю полость носителя 5.

Воздух, дросселирующийся через зазор Н из канавок 33 в уплотнительные канавки 31 частично через сопротивления 32 выходит в атмосферу. При этом настройка сопротивлений 32 определяет давление воздуха в канавках 31. Другая часть воздуха через зазор Н попадает в дренажные канавки 30, чем достигается исключение наружных утечек масла через зазор Н. Таким образом, бесконтактный пневмоколлектор питает бесконтактные уплотнения бесконтактных гидростатических опор.

Изделие 6 вставляют в отверстие носителя 5, ориентируя паз 37 по выступу 40.

После того как конец изделия войдет в полумуфту 42, завертывают винт 43, тем самым фиксируя изделие относительно носителя в осевом направлении. Потоки воздуха, вытекающие из выходных каналов 8, обеспечивают точное бесконтактное (с зазором) центрирование изделия в носителе.

При включении привода вращения чистый крутящий момент от стержня 45, через

1О

40 полумуфту 41 и гильзу 29 передается носителю 5, а через тонкостенную трубку 44 и полумуфту 42 — изделию 6. В процессе высокоточного бесконтактного вращения изделия 6 инструментом 13 обеспечивается прецизионная обработка отверстия 12.

Помимо вращения предлагаемое устройство может обеспечить перемещение изделия вдоль оси, причем вращение и осевое перемещение могут осуществляться как раздельно, так и совместно.

Для осевого перемещения изделия посредством управляющего устройства 50 поочередно соединяют полости 46 и 47 со сливом и/или источником давления Рг. При этом поршень 28 под действием разности давления в указанных полостях перемещается между торцами втулок 22 и 23 на величину х, не входя в контакт с ними (гарантированный зазор Н ). Вариант выполнения элементов пневмоколлектора в случае осевого перемещения носителя изделия показан на фиг. 4.

Необходимость в механической связи (муфте) изделия с носителем отпадает, когда изделие имеет форму, лишающую его всех степеней свободы, например эллипсоида (изделия яйцеобразной формы в трех взаимно перпендикулярных сечениях), такую форму могут иметь линзы. В этом случае вращение либо другое движение передается от носителя 5 изделию 6 непосредственно через дополнительные бесконтактные опоры (фиг. 6 и 7).

Подобное выполнение устройства для базирования позволяет с высокой эффективностью расширить его технологические возможности за счет прецизионной обработки изделия сложной формы с базовыми поверхностями в самом широком спектре (некруглыми, неплоскими, несплошными и т.д.), используя при этом все преимущества бесконтактных опор, что в результате позволяет повысить качество и производительность обработки, долговечность и надежность работы.

1177120

11?7120 б-б

gus. Х фиг. 7

Ц7уг. Е

Составитель И. Пашенко

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор Е. Рошко

Заказ 5443/14 Тираж 838 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4