Сверлильная головка
Изобретение относится к обработке металлов резанием. Цель изобретения - повышение производительности за счет стабилизации усилия осевой подачи шпинделя. В корпусе 1, выполненном с наконечником 14, размещен механизм подачи, представляющий собой двухвинтовой механизм. При работе последнего первая винтовая пара посредством полумуфт 5 и 7 передает вращающий момент и прямо пропорциональное ему осевое усилие, возникающее в передаче, на шпиндель 3, вторая винтовая пара посредством шпинделя 3 и гайки 13, прижимаемой к наконечнику 14 корпуса 1, ограничивает величину максимального осевого усилия, возникающего в передаче. Гайка 13 при работе сверлильной головки не меняет своего осевого положения относительно корпуса 1, следовательно, пружина подачи 23, прижимающая гайку 13 к наконечнику 14, не меняет своей длины и силы нажатия. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 В 47 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
25
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4494946/31-08 (22) 9.10.88 (46) 07.07.90. Бюл. ¹ 25 (71) Харьковский инженерно-экономический институт (72) Л. П. Плотников (SV), Фам Куанг
Тхао (VN) и Е. Б. Одинцова (SV) (53) 621.952-229.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1256884, кл. В 23 В 47/04, 1985. (54) СВЕРЛИЛЬНАЯ ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к обработке металлов резанием. Цель изобретения — повышение производительности за счет стабилизации усилия осевой подачи шпинделя. В корпусе 1 выполненном с наконечником 14, „„SU„„1576247 А 1 размещен механизм подачи, представляющий собой двухвинтовой механизм. При работе последнего первая винтовая пара посредством полумуфт 5 и 7 передает вращающий момент и прямо пропорциональное ему осевое усилие, возникающее в передаче, на шпиндель 3, вторая винтовая пара, посредством шпинделя 3 и гайки 13, прижимаемой к наконечнику 14 корпуса 1, ограничивает величину максимального осевого усилия, возникающего в передаче. Гайка 13, при работе сверлильной головки не меняет своего осевого положения относительно корпуса I, следовательно, пружина подачи 23, прижимающая гайку 13 к наконечнику 14, не меняет своей длины и силы нажатия. ! ил.
1576247
Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано в машиностроении при обработке отверстий на металлорежущих станках.
Цель изобретения — повышение производительности путем стабилизации усилия осевой подачи шпинделя.
На чертеже изображена сверлильная головка, продольный разрез.
На корпусе 1 установле >стоящий из электродвигателя и редукто, привод 2 рабочего вра щения, который кинематически связан со шпинделем 3. Эта кинематическая связь образована посаженной на ьал 4 привода 2 полумуфтой 5, соединенной с валом шпонкой 6, и посаженной на шпиндель 3 полумуфтой 7, соединенной со шпинделем 3 шпонкой 8. При этом полумуфта
5, имеющая левую наружную резьбу, ввинчена во внутреннюю резьбу полумуфты 7, образуя с ней несамотормозящее резьбовое с оеди нение.
На шпинделе 3 по левой резьбе навинчена гайка 9, связанная пружиной 10 кручения со шпинделем 3, опорной гайкой 11 и зафиксированной на шпинделе 3 контргайкой 12.
Между контргайкой 12 и полумуфтой 7 на шпинделе выполнена правая резьба, которая входит в соединение с гайкой 13, образуя с ней несамотормозящую винтовую пару. Гайка !3 опирается на торец наконечника 14, неподвижно соединенный с корпусом 1. На гайке 13 установлен радиальный шарикоподшипник 15, внутреннее кольцо которого удерживается на гайке 13 пружинным кольцом 16. На наружном кольце подшипника 15 установлена и удерживается пружинным кольцом 17 втулка 18.
Лапки !9 втулки 18 через продольные прорези 20 в корпусе 1 выходят из него.
На корпусе 1 свободно посажен кольцевой кулачок 21, плоским торцом опирающийся на фланец 22 наконечника 14. Пружина 23 механизма подачи одним концом упирается во втулку 18, другим — в шайбу 24. Лапки 25 шайбы 24 через прорези 20 выходят из корпуса 1 и опираются HB регулировочную гайку 26, навинченную на корпус 1. На конце шпинделя 3 установлен патрон 27 с закрепленным в нем сверлом 28.
Б корпусе 1 установлена с возможностью осевого перемещения втулка 29, на которой закреплена лапка 30. Конец последнеи.расположен перед установленным на приводе
2 конечным выключателем 31.
На наконечнике 14 выполнен плоский срез с наклеенной стеклянной шкалой 32 так, что через нее виден торец 33 ступеньки шпинделя 3. Риска шкалы 32, расположенная против торца 33, соответствует величине рабочего хода шпинделя 3 в направлении рабочей подачи из данного положеиия.
Резьбовое соединение полумуфт 5 и 7 составляет кинематическую цепь передачи вращающего момента от вала 4 привода 2 на шпиндель 3.
Механизм подачи сверлильной головки состоит из резьбового соединения полумуфт
5 и 7, винтовой пары шпиндель 3 — гайка 13, фрикционной лары гайка 13 — торец наконечника 14, подшипника 15, втулки 18, пружины 23 подачи, шайбы 24 и регулировочной гайки 26. Механизм отвода шпинделя включает упор 34 в наконечнике 14 и винтовую передачу гайка 9 — шпиндель 3.
Механизм возврата гайки 9 в исходное положение состоит из пружины 10 кручения, опорной гайки 11, кольцевого кулачка 21, лапок 19, втулки 18, винтовой передачи гайка 9 — шпиндель 3.
Сверлильная головка работает следующим образом.
Для подготовки сверлильной головки к очередному сверлению поворачивают кулачок 21 до упора его скошенных поверхностей в лапки 19. При дальнейшем повороте кулачка 21 скошенные поверхности отжимают лапки 19, а через втулку 18, подшипник 15, гайку 13, шпиндель 3 отводят гайку 9 от поверхности упора 34, в которую она упирается после отвода шпинделя.
Под действием пружины 10 кручения, свободно вращаясь на резьбе шпинделя 3, гайка 9 перемещается до упора в опорную гайку 11. При этом усилие пружины 23 через лапки 19 втулки 18 передается на скошенные поверхности кулачка 21.
Затем кулачок 21 поворачивают в исходное положение. Скошенные поверхности кулачка 21 отходят от лапок 19. Усилие пружины 23 передается через втулку 18, подшипник 15 на гайку 13, прижимает ее к торцу наконечника 14, чем обеспечивается их фрикционный контакт.
Через шкалу 32 видно, что в таком положении механизма торец 33 расположен против деления шкалы 32, соответствующего максима >ьному ходу шпинделя в направлении рабочей подачи сверла.
Настройка сверлильной головки на меньшую глубину сверления производится до начала сверления. Для этого необходимо включить электродвигатель привода 2 на правое вращение вала 4, которое через шпонку 6, полумуфты 5 и 7, шпонку 8 передается на шпиндель 3. Вращение последнего приводит к его вывинчиванию из неподвижной гайки 13., Шпиндель совершает винтовое движение в направлении рабочей подачи сверла. При этом торец 33 перемещается вдоль шкалы 32. Двигатель привода 2 необходимо выключить тогда, когда торец 33 оказывается напротив деления шкалы 32, соответствующего необходимой глубине сверления.
1576247
Если не удается вовремя Остановить шпиндель 3 и он переходит на меньшую необходимой глубину сверления, то необходимо включить обратное вращение двигателя привода 2 и отключить его так, чтобы торец 33 остановился против соответствующего деления шкалы 32.
Сверлильную головку, настроенную на необходимую глубину сверления, устанавливают так, что сверло 28 упирается в место сверления.
Включают электродвигатель привода 2 на правое вращение шпинделя 3. Дальнейшая работа сверлильной головки происходит автоматически; сверление отверстия на заданную глубину, вывод сверла из просверленного отверстия, отвод шпинделя в исходное положение и выключение электродвигателя привода 2. Происходит это следующим образом. После включения рабочего вращения шпинделя 3 он начинает вывинчиваться из гайки 13 в сторону осевой подачи. Так как сверло 28 упирается в обрабатываемую деталь, то вывинчивание шпинделя 3 из неподвижной гайки 13 происходит только за счет упругой деформации системы сверлильная головка — установочное приспособление — сверло — отрабатываемая деталь. По мере вывинчивания шпинделя 3 возрастает осевое усилие, действующее на шпиндель в направлении подачи сверла 28, и момент сил в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13. Этот момент сил должен преодолеваться моментом сил, передаваемым от вала 4 на шпиндель 3 резьбовым соединением полумуфт 5 и 7, в котором возникает соответствующая осевая сила, также действующая на шпиндель 3 в направлении рабочей подачи сверла 28.
Возрастающее трение между перемычкой сверла и поверхностью обрабатываемой детали также преодолевается крутящим моментом, передаваемым от вала 4 привода 2 на шпиндель 3 через резьбовое соединение полумуфт 5 и 7. Крутящий момент, передаваемый от вала 4 привода 2 на шпиндель 3, равен сумме момента сил в винтовой паре шпиндель 3— гайка 13 и момента сил трения между обрабатываемой деталью и сверлом 28.
В соответствии с этим суммарным крутящим моментом в резьбовом соединении полумуфт 5 и 7 возникает осевая сила, действующая на шпиндель 3 в направлении рабочей подачи сверла 28.
Таким образом, усилие подачи сверла
28 равно сумме осевых сил, действующих в резьбовом соединении полумуфт
5 и 7 и винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13.
По мере вывинчивания шпинделя 3 из гайки 13 усилие подачи возрастает. Режущая часть сверла начинает пластически деформировать обрабатываемую деталь в зоне сверления и внедряться в материал детали
55 с одновременным срезанием стружки режущими кромками сверла 28.
Возрастание усилия подачи на сверле приводит к увеличению осевой силы в резьбовом соединении полумуфт 5 и 7. При этом осевая сила, действующая на полумуфту 7, передается на шпиндель и далее на сверло 28. Реактивная осевая сила, действующая на полумуфту 5, воспринимается валом 4 привода 2.
По мере возрастания усилия подачи на сверле 28 растет осевое усилие и момент сил в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13.
Момент сил в этой винтовой паре стремится вращать гайку 13 в направлении вращения шпинделя. Препятствует этому вращению момент сил трения между гайкой 13 и торцом наконечника 14, в также момент сил трения в подшипнике 15, который сравнительно мал и им можно пренебречь.
Осевая сила в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13 через шпиндель 3 и патрон 27 передается на сверло 28. Реактивная осевая сила этой винтовой пары действует на гайку 13 против силы давления пружины 23. Против давления пружины 23 на гайку действует также сила реакции со стороны торца наконечника 14.
Сумма реактивной осевой си.>ы в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13 и реаКтивной силы в месте фрикцHoHHQI контакта гайки 13 с торцом наконечника 14 рав на усилию пружины 23, которое при сверлении не меняется. Увеличение или уменшение осевой силы в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13 приводит к равному уменьшению или соответственно увеличению реактивной силы в фрикционном контакте гайка 3 — наконечник 14.
До начала сверления осевая сила в гайке 3 равна нулю, H поэтому реак1ивная сила в фрикционнсм контакте гайки 13 н торца наконечника 14 равна усилию наж» т ия и ружи ны 23.
В начале сверления по мере возрастания усилия подачи сверла 28 растет осевое усилие, дейс1вующее на гайку 13, и соответственно уменьшается реактивная сила и момент сил трения В фрикционноb контакте гайка 13 — торец наконечника 14. KHIl только этот момент сил трения становится меньше MQMåíòH сил в гинтовой горе и IHIIдель 3 — гайка 3, последняя íà IHHHåò вращаться в сторону враш, ния L!l!!HH„" еля
3, уменьшая тем самым скорость вывинчивания шпин;еля 3 из гайки 13. Скорость вращения гайки 13 становится такой, Apl! которой наступает равновесное состояние в работе сверлильной головки, а llpo"Lccc cB2p.!ения проходит с постоянной вели ниной уси1ия подачи сверла 28.
При этом вращение гайки 13 происходит с угловой скоростью меньшей, чем у шпинделя 3, с одновременным проскальзыванием
1576247 8
Формула изобретения
Составитель Н. Зайцева
Редактор М. Бланар Техред А. Кравчук Корректор О. Ци иле
Заказ 1814 Тираж 701 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, !01 (пробуксовыванием) по торцу наконечника
14 в месте их фрикционного контакта.
Ус илие рабочей подачи сверла можно изменить соответствующим изменением усилия сжатия пружины 23 путем переустановки на корпусе 1 регулировочной гайки 26.
При вращении регулировочной. гайки 26 так, что она перемещается на корпусе 1 в сторону сверла, сжимается пружина 23, увеличивается усилие и величина подачи сверла 28. При противоположном вращении регул иров очной гайки 26 она смещается к приводу 2, пружина 23 разжимается, уменьшается усилие и величина рабочей подачи сверла 28.
По мере сверления увеличивается глубина просверленного отверстия, происходит вращение и осевое перемещение в сторону рабочей подачи сверла 28 и всех деталей, связанных со шпинделем 3, уменьшается расстояние между гайкой 9 и упором 34 в наконечнике 14.
В момент достижения заданной глубины сверления гайка 9 входит в упор 34, образуя с ним самотормозящий контакт.
Движение гайки 9 прекращается. Одновременно прекращается рабочая .подача сверла
28. Но так как вращение шпинделя продолжается, то он по левой резьбе начинает вывинчиваться из неподвижной гайки 9 в сторону, противоположную рабочей подаче сверла 28. Прекращается сверление, и начинается отвод вращающегося сверла 28 из просверленного отверстия. В момент прекращения сверления резко уменьшается вращающий момент, передаваемый резьбовым соединением полумуфт 5 и 7, а также его осевая сила.
Остается лишь та часть вращающего момента, которая необходима для преодоления сил трения в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13, в фрикционном контакте гайка 13 — торец наконечника 14 и в передаче механизма отвода шпиндель 3 — гайка 9.
5 Параметры всех резьб подобраны так, что при отводе шпинделя осевая сила в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 9 преодолевает осевые силы в винтовой паре шпиндель 3 — гайка 13 и в резьбовом соединении
10 полумуфт 5 и 7.
В процессе отвода шпинделя скорость вращения гайки 13 превышает вращение шпинделя 3 за счет вывинчивания шпинделя через гайку 13 в направлении, обратном рабочей подаче.
15 В конце отвода сверла 28 полумуфта
7 нажимает на втулку 29. Лапка 30, закреп ленная на втулке 29, нажимает на конечный выключатель 31. Происходит выключение электродвигателя привода 2.
Сверлильная головка,в корпусе которой, выполненном с наконечником, размещен механизм подачи шпинделя, установленного
25 в подшипнике, включающий в себя две полумуфты, образующие винтовую пару, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности путем стабилизации усилия осевой подачи шпинделя, механизм подачи снабжен гайкой, установленной во внутреннем кольце подшипника с возможностью взаимодействия торцом с торцом наконечника корпуса, а внутренней резьбовой частью — со шпинделем, на котором выполнена резьба для образования с гайкой несамотормозящей винтовой пары, при этом резьба вышеуказанной пары имеет направление, противоположное резьбе винтовой пары полумуфт.
