Устройство для нарезания резьбы на токарных станках

 

Использование: устройство предназначено для точного нарезания резьбы с использованием различных схем резания. Сущность изобретения: устройство содержит основание с направляющими, на которых устанавливается каретка, в которой смонтирован барабан копиров продольного перемещения, копир врезания на глубину резания и кулачок отвода первого резьбонарезного суппорта, связанные с помощью зубчатых передач с кинематикой станка. Второй резьбонарезной суппорт установлен на направляющих, выполненных на каретке перпендикулярно продольным направляющим. На втором резьбонарезном суппорте смонтирован клиновой копир продольного перемещения резцедержателя с приводом его перемещения, состоящим из винта, гайки и шагового электродвигателя, а на каретке смонтирован клиновой копир радиального перемещения первого резьбонарезного суппорта с аналогичным приводом его перемещения. При этом резцедержатель установлен на первом резьбонарезном суппорте на направляющих, параллельных продольным направляющим на основании и поджат пружиной к клиновому копиру .который имеет возможность перемещения по направляющим на первом резьбонарезном суппорте. Первый резьбонарезной суппорт поджат пружиной через упор к клиновому копиру радиального перемещения. Управление шаговыми электродвигателями осуществляется с помощью блока управления. 2 з.п, ф-лы, 2 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,,5LJÄÄ 1818178 А1 (я)я В 23 6 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР @ лги -, (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ суппорте. Первый резьбонарезной суппорт поджат пружиной через упор к клиновому копиру радиального перемещения. Управление шаговыми электродвигателями осуществляется с помощью блока управления.

2 э,п. ф-лы, 2 ил.,держателя и радиального перемещения супНа фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2- структурная схема блока управления, электрически связанного с приводами копиров продольного перемещения резце(21) 4859370/08 (22) 13.08.90 (46) 30.05.93. Бюл. М 20 (71) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза Устййо- (ва Д.е, (72) И.А.Маслеников, Б.М.Сойкин, Ю.А.Соколов, В.Ф.Паляничка, А.Н.Ревизцев и . И.С.Малкин (56) Паспорт тока рно-резьбонарезного станка ТРЗ ТРЗА, Невьянский механический завод, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ НА ТОКАРНЫХ СТАЧКАХ (57) Использование: устройство предназначено для точного нарезания резьбы с использованием различных схем резания.

Сущность изобретения: устройство содержит основание с направляющими, на которых устанавливается каретка, в которой смонтирован барабан копиров продольного перемещения, копир врезания на глубину резания и кулачок отвода первого резьбонарезного суппорта, связанные с помощью

Изобретение относится к станкостроению, к устройствам для нарезания резьб на токарных станках и предназначено для увеличения производительности и точности операций резьботочения.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение точности нарезаемой резьбы. зубчатых передач с кинематикой станка.

Второй резьбонарезной суппорт установлен на направляющих, выполненных на каретке перпендикулярно продольным направляющим. На втором резьбонарезном суппорте смонтирован клиновой копир продольного перемещения резцедержателя с приводом его перемещения, состоящим из винта, гайки и шагового электродвигателя, а на каретке смонтирован клиновой копир радиального перемещения первого резьбонарезного суппорта с аналогичным приводом

его перемещения. При этом резцедержатель установлен на первом резьбонарезном суппорте на направляющих, параллельных продольным направляющим на основании и поджат пружиной к клиновому копиру который имеет возможность перемещения по направляющим на первом резьбонарезном порта. аеюй

На продольных направляющих 1 установлена каретка 2, в корпусе 3 которой Ор смонтирован барабан копиров 4 продольного перемещения каре ки 2, На продольных направляющих 1 закреплены ролики 5, которые обкатывают барабан копиров 4. На боковой поверхности каретки 2 выполнены поперечные направляющие 6, перпендикулярные продольным направляющим 1. На, поперечных направляющих 6 установлен с воэможностью перемещения резьбонарез1818178 ной суппорт 7, к которому прикреплен кронштейн 8 с упором 9. Сквозь отверстие в упоре 9 проходит стержень 10, на котором установлена пружина 11. На боковой поверхности резьбонарезного суппорта 7 расположен упор 12, который пружиной 11 прижат к кулачку отвода резьбонарезного суппорта 13, выполненного соосно с барабаном копиров 4, Гайки 4 и 15 фиксируют положение упора 9 на кронштейне 8. Упор 9 10 прижимается к поверхностям копира 16 врезания на глубину резания и клинового копира 17 механизма, корректирующего радиальное положение резьбонарезного суппорта 7 относительно детали. Клиновой копир 17 имеет возможность перемещения по направляющим 18, выполненным на каретке 2 перпендикулярно направляющим 6 резьбонарезного суппорта 7, посредством винтовой передачи, состоящей из гайки 19 20 и винта 20. Движение к винтовой передаче поступает от шагового электродвигателя 21 через беззазорную муфту 22, Резцедержатель 23 установлен на направляющих 24, выполненных на резьбона- 25 резном суппорте 7 перпендикулярно направляющим 6 резьбонарезного суппорта

7, и пружинами 25 и 26 прижат к клиновому копиру 27 механизма, корректирующего осевое положение резца 28. Клиновой копир 27 30 имеет возможность перемещения по направляющим 29, параллельным направляющим 6 резьбонарезного суппорта 7, посредством винтовой передачи, состоящей из гайки 30 и винта 31, Движение к винтовой передаче по- 35 ступает от шагового электродвигателя 32 через беззаэорную муфту 33.

Движение к барабану копиров 4 и кулачку отвода резьбонарезного суппорта 13 передается с помощью зубчатых колес 34, 35 40 и 36, связанных со шпинделем 37 станка, механизма 38 реверса, зубчатых колес 39, 40, сменных колес А,Б,В,Г, зубчатых колес

41, 42, конических колес 43, 44 и зубчатых колес 45 и 46. От барабана копиров 4 с 45 помощью сменных зубчатых колес а и б, червячной передачи 47 движение поступает на копир 16 врезания на глубину резания, Работой шаговых электродвигателей 21 и 32 управляет микропроцессорная приставка 50

48, с помощью линий связи 49 и 50. На упоре

13 монтируется силоизмерительный датчик

51, а на резце закрепляется датчик 52 измерения температуры, связанные линиями связи 53 и 54 с микропроцессорной приставкой 48. Микропроцессорная приставка

48 содержит модуль "микро ЭВМ" 55. В состав модуля "микро ЭВМ" 55 входит однокристальная микро ЭBM 56, например, К1816 ВЕ51, перепрогрлг.1,vpyrvne пос:тоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 57 на больших интегральных микросхемах, например К558 РРЗ, энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (03У)

58 на больших интегральных микросхемах, например, КР537 РУ8, параллельный интерфейс 59 на двух больших интегральных схемах, например, КР580 ВВ5, реализующий интерфейс с внешними устройствами и модулями расширения, девять 16-разрядных программно-управляемых таймеров 60 на трех больших интегральных схемах, например, КР580 ВИ53. Две большие интегральные микросхемы параллельного интерфейса

59 подключены к общей магистрали 61 модуля "микро ЭВМ" 55 и обеспечивают сопряжение модуль "микро ЭВМ" 55 с модулем

"Управление шаговыми двигателями" 62 и модулем Тальваническая развязка" 63. Модуль

"Управление шаговыми двигателями".62 вырабатывает заданную форму тока для запитки фаз шаговых двигателей 64. Модуль Тальва- ническая развязка" 63 гальванически развязывает модули микропроцессорной приставки 48 и усиливает сигналы общей шины 65. Модуль "Входы" 66 и модуль "Выходы"

67 обеспечивают связь приставки с элементами электроавтоматики станка 68. Модуль

"Контроллер пульта" 69 обеспечивает сопряжение средств индикации и ввода информации пульта оператора 70 с модулем "микро

ЭВМ" 55. Модуль "АЦП" 71 предназначен для преобразования аналоговых сигналов с датчика температуры 52 и силоизмерительного датчика 51 в цифровую форму для дальней= шей ее обработки.

Устройство работает следующим образом.

Продольные направляющие 1 закрепляются на станке параллельно оси шпинделя

37 станка и кинематически соединяются со шпинделем 37 с помощью колеса 34. Движение от шпинделя 37 станка через зубчатые колеса 35, 36, 38, 39, 40, сменные колеса

А,Б,В,Г, зубчатые колеса 41, 42, конические колеса 43, 44 и зубчатые колеса 45 и 46 передается на барабан копиров 4. При вращении барабана копиров 4 ролики 5 обкатывают барабан копиров 4, что вызывает перемещение каретки 2 по направляющим

1. Сменные колеса А,Б,В,Г подбираются исходя из условия, что за один оборот шпинделя каретка должна пройти расстояние, равное шагу нарезаемой резьбы, Передаточное отношение сменных зубчатых колес определяется по формуле

АВ С P

БГ Рк где Р -- шэ нэреэлемой резьбы, 1818178

Рк — шаг кривой копира на барабане, правляющим 6 под действием пружины 11, С вЂ” постоянная, зависящая от числа которая должна быть достаточно сильной, зубьев колес в цепи, соединяющей шпин- чтобы недопустить отхода реэьбонарезного дель и барабан копиров. суппорта 7 под действием сил резания при

На барабане копиров 4 выполнены кривые 5 нарезании резьбы. Это обеспечивается дорабочего и холостого ходов. За один оборот статочно надежно, так как уровень радиальбарабан копиров4 перемещаетсуппортна ных сил, действующих на пружину в величину длины резьбы с соответствующи- процессе нареэания резьбы методом послеми перебегами для одного прохода и воз- довательных многократных проходов невывращает каретку 2 в исходное положение. В 10 сок. Так при нарезании метрической резьбы конце рабочего хода каретки 2 кулачок отво- с шагом Р=2 мм на деталях из легированной да резьбонарезного суппорта 13, который стали на последнем проходе радиальная совращается совместно с барабаном копиров ставляющая силы резания Ру=300 Н при на4, отводит резьбонарезной суппорт 7 в ра- резании резьбы по профильной схеме, диальном направлении так, что резец 28 15 Р 450 Н при нарезании резьбы по закону выводится из нитки в конце нарезания резь- постоянной площади среза, Ру =550 Н при бы и вводится в нитку из исходного положе- нарезании резьбы по генераторной схеме. ния. Пружина 11 при отводе Таким образом можно предположить, что резьбонарезного суппорта 7 сжимается. требуется пружина с усилием прижатия поПри возвращении резьбонарезногосуппор- 20 рядка 1000 Н. Для последнего прохода на та 7 в исходное положение упор 12 не доха- копире врезания на глубину резания 16 предит до кулачка отвода резьбонарезного дусмотрен участок для чистового прохода суппорта 13 на величину порядка 0,1 мм. резца 28, втечение которого резец 28радиЭто достигается регулировкой положения ально не подается. Радиальное перемещеупора 9 на кронштейне 8 с помощью гаек 14 25 ние реэьбонарезного суппорта 7 может и 15. Упор 9 должен касаться либо копира быть осуществлена с помощью клинового врезания на глубину резания 16, либо кли- копира 17, который устанавливается на нанового копира 17 механизма, корректирую- правляющих 18 при вращении винта 20 шащего . радиальное положение говым электродвигателем 21 в такое резьбонарезного суппорта 7, в зависимости 30 положение, когда упор 13 прижимается к от выбранного режима работы, Вращение клиновому копиру 17 и отходит от копира копира врезания на глубину резания 16 на- врезания на глубину резания 16. В этом страивается с помощью зубчатых колес а и случае величина радиального перемещения б из условия, что за один оборот копира резьбонареэного суппорта 7 определяется врезания на глубину резания 16 барабан 35 законом перемещения клина 17 с помощью копиров4должен совершить iоборотов,,где винта 20 шаговым. электродвигателем 21.

i — число проходов при нарезании резьбы. Для. осуществления радиального вреэания

Передаточное отношение колес а и б опре- резца 28 клин 17 должен быть передвинут деляется по формуле а/G=Ci/i, дискретно в сторону уменьшения высоты где i число проходов, 40 клина, что не требует значительных усилий

С1-постоянная величина,зависящаяот на винтовой передаче, так как усилие сжачислазубьев зубчатых колес ичисла заходов той пружины 11 способствует такому перечервяка, мещению. Это позволяет применить

Подача резца 28 на глубину резания осуще- шаговый электродвигатель 21 беэ дополни- . ствляется копиром врезания на глубину ре- 45 тельныхусилительных механизмов, Возвраэания 16, который представляет собой щение клина 17 в исходное положение кулачок торцового типа, рабочая поверх- производится после нарезания полного ность которого разбита на участки по ок- профиля резьбы во время холостого хода ружности копира. Количество участков каретки 2, когда резец 28 выведен иэ нитки равно числу проходов i. На каждом участке 50 нарезанной резьбы под действием кулачка выполнен уступ. Разница между высотами отвода резьбонарезногосуппорта13. В этот . уступов двух соседних участков равна вели- момент пружина 11 сжата и упор 9 отведен чинерадиальноговрезаниярезьбонарезно- от клина 17, Для перемещения клина 17 в

ro суппорта 7 на следующий проход. Уступ . исходное положение необходимо преодона копире врезания на глубину резания 16 55 леть только силы .трения в направляющих для .;следующего прохода резца 28 всегда 18, что позволяет применить шаговый элекниже уступа на копире вреэания на глубину тродвигатель 21 без дополнительных усилирезания 16 для предыдущего прохода. Резь- тельных механизмов, бонарезной суппорт 7 перемещается при Резец 28 вместе с резцедержателем 23 врезании в радиальном направлении по на- может быть передвинут по направляющим

1818178

24 с помощью клинового копира 27, который передвигается по направляющим 29 винтом

31, который вращается шаговым электродвигателем 32. Пружины 25 и 26 прижимают резцедеожатель 23 к клинч..Суммарное усилие прижатия пружины 25 и 26 должно превосходить уровень сил резания, действующих на резец 28 при нарезании резьбы. Управление шаговыми электродвигателями 21 и 32 осуществляется микропроцессорной приставкой 48. Модуль "микро

ЭВМ" 55 управляет всем устройством, внешними линиями связи, обеспечивает программную работу устройства. В основе построения данной, приставки лежит модель одиночного вычислителя, принципы последовательного выполнения операций фиксированной логической структуры, Программное обеспечение микропроцессорной приставки 48, находящееся в

П ПЗУ 57, обеспечивает. реализацию заданно.го алгоритма работы устройства, Оперативная информация хранится в ОЗУ 58 приставки 48. Микропроцессорная приставка

48 имеет канал последовательной передачи данных, позволяющий производить обмен информации с другими системами числового программного управления, включать приставку в сеть управления группой станков.

Микропроцессорная приставка 48 программно управляет скоростью и ускорением двух приводов, программно осуществляет коммутацию фаз шагового двигателя, способна обрабатывать информацию от 16 датчиков, Как показывают опыты, осевая составляющая силы резания при нарезании резьбы методом многократных проходов невелика, Так при нарезании резьбы с шагом Р=2 мм на детали из легированной стали на последнем проходе осевая составляющая силы резания Ð,=60 Н при нарезании по профильной схеме, Рх=10 Н при нарезании по схеме с постоянной площадью среза, Рх=50Н при нарезании резьбы по генераторной схеме. Можно предположить, что суммарное усилие прижатия пружин 25 и 26 должно быть порядка 500 Н, Такая нагрузка на клин 27 может быть преодолена с помощью шагового электродвигателя 32 без дополнительных усилительных механизмов, Малый уровень осевых сил резания, действующих на резец, позволяет осуществлять перемещение резцедержателя 23 по направляющим 24 вместе с резцом 28 в процессе нарезания резьбы.

Реверс 38 используется при перенастройке с нарезания правой резьбы на левую, По окончании обработки кулачок врезания на глубину резания действует на конечный выключатель, который выключает электрическую цепь управления, при этом реэьбонарезное приспособление останавливается. Микропроцессорная при5 ставка 48 позволяет перемещать резьбонареэной суппорт 7 и резцедержатель 23 вместе с резцом 28 раздельно или совместно, во время холостого хода каретки 2 или рабочего хода с целью осуществления любо10 го закона врезания резца 28, в том числе по схемам; профильной, дифференцированной, генераторной, комбинированной, маятниковой и т.д. Настройка на нарезание резьбы по одной из перечисленных схем

15 производится при перемещении резьбонарезного суппорта 7 и резцедержателя 23 вместе с резцом 28 в новое положение во время холостого хода каретки 2. В этом слу. чае во время рабочего хода резец 28 имеет

20 только продольное перемещение совместно с кареткой 2.

Перемещение резцедержателя 23 вместе с резцом 28 может быть произведено во время рабочего хода каретки 2 с целью ком25 пенсации погрешности винтовой поверхности рабочей кривой барабана копиров 4, которая может быть измерена на пробной детали по длине рабочего хода и занесена в

ОЗУ 58 микропроцессорчой приставки 48.

30 Перемещение резьбонарезного суппорта 7 вместе с резцом 28 в радиальном направлении может быть произведено во время рабочего хода каретки 2 с целью компенсации упругой деформации детали и

35 других элементов технологической систе= мы, которая отражается на погрешности среднего диаметра по длине нарезаемой резьбы, и вызывает, например, конусообразность резьбы по среднему диаметру. Ко40 нусообразность резьбы по среднему диаметру может быть измерена на пробной детали и занесена в ОЗУ 58 микропроцессорной приставки 48.

Програмное обеспечение микро45 процессорной приставки 48 позволяет идентифицировать износ инструмента, измеряя в процессе резания температуру и силы с помощью датчиков силы 51 и температуры 52. Повышение силы резания и тем50 пературы в зоне резания позволяет судить о степени износа режущего инструмента, вводить коррекцию на износ резца 28 или останавливать процесс обработки для замены режущего инструмента. Датчики 51 и 52

55 должны быть предварительно протарироваМикропроцессорная приставка 48 осуществляет контроль работоспособности, надежности, точности узлов устройства.

Наличие буквенно-цифрового отображения

1818178

10 информации позволяет оператору контролировать состояние элементов и узлов устройства.

Устройство для нарезания резьбы на токарных станках обладает возможностью на- 5 стройки на любую схему резьбонарезания: генераторную, комбинированную, маятниковую, профильную по заданному закону, Выбор схемы нарезания резьбы являющейся оптимальной для конкретного случая об- 10 работки позволяет уменьшить размерный износ резьбового резца. и повысить точность нарезаемой резьбы. Использование . и рограммируемой микропроцессорной приставки позволяет осуществить коррек- 15 ционное перемещение резца с целью компенсации погрешности нареэаемой резьбы по шагу и среднему диаметру из-эа погрешностей изготовления рабочей кривой барабана копиров или упругих деформаций 20 технологической системы под действием сил резания, приводящих к искажению формы образуемой поверхности..

Формула изобретения 25

1. Устройство для нарезания резьбы на токарных станках, содержащее станину с продольными направляющими, на которых установлена каретка с поперечными на-правляют,ими, барабаном копиров про- 30 дольнога перемещения, кулачком отвода супнорта и копиром врезания, суппорт с реэцедержателем, установленный на поперечных направляющих и подпружиненный к копиру врезания при помощи жестко закрепленного на суппорте упора, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения точности нарезаемой резьбы, станок снабжен дополнительными продольными направляющими, установленными на суппорте и предназначенными для перемещения по ним реэцедер- . жателя, подпружиненного к введенному в станок клиновому копиру продольного перемещения резцедержателя с приводом, установленному на суппорте с возможностью радиального перемещения, клиновым копиром радиального перемещения суппорта с . приводом, установленным на каретке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с упором, и блоком управления, электрически связанным с приводами клиновых копиров продольного перемещения резцедержателя и радиального перемещения суппорта.

2. Устройство по п.1, отл и ч,а ю щ еес я тем, что оно снабжено датчиком измерения силы резания, установленным на упоре и электрически связанным с блоком управления.

3. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено датчиком измерения температуры в зоне резания, электрически связанным с блоком управления.

181 8178

1818178

Составитель И.Маслеников

Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1917 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5