Механизм разжима брусков хонинговального станка

 

Использование: для обработки металлов резанием, интенсификации процесса резания и исправления некруглостей при хонинговании отверстий в изделиях автотракторного и общего машиностроения. Сущность изобретения: шаговый двигатель сообщает брускам импульсную (дозированную) подачу, повышающую металлосъем. Использование блока управления с датчиком обратной связи и калиброванной втулки позволяет автоматически компенсировать износ брусков и осуществить настройку на получение требуемого размера обрабатываемого отверстия. Гидравлическое предохранительное устройство в гидравлической системе обеспечивает точную настройку при работе на высоком рабочем давлении и на низком давлении в режиме выхаживания. 2 ил.

Изобретение относится к области финишной обработки металлов, например хонингованию отверстий гильз цилиндров двигателей и компрессоров, шестерен, шатунов, колец подшипников, гидроцилиндров, гидрозолотников и др. деталей, применяемых в автотракторостроении, станкостроении и машиностроении.

Известны устройства различных механизмов разжима (радиальной подачи) брусков, в которых системы радиальной подачи брусков делятся на подачи по давлению и дозированные подачи.

Достоинством систем радиальной подачи брусков по давлению является их простота устройства, однако они имеют существенный недостаток - для исправления погрешности отверстия, например овальности, образованной на предшествующей хонингованию операции, требуется снимать большой припуск, равный четырехкратной величине погрешности, чтобы получить круглое и цилиндрическое отверстие необходимой точности.

Этого недостатка лишены системы с дозированной подачей брусков, которые способны исправлять погрешности отверстий в виде овальности со съемом минимального припуска. Например, при наличии в обрабатываемом изделии эллипсного отверстия методом хонингования обеспечивается получение круглого и цилиндрического отверстия необходимой точности со съемом наименьшего припуска, равного разности большой и малой осей эллипсного отверстия, что совершенно невозможно осуществить системой радиальной подачи брусков по давлению.

Отсюда следует, что системы с дозированной подачей брусков являются более эффективными при обработке изделий, требующих получение отверстий с высокой геометрической и размерной точностью.

Из рассмотренных аналогов различных устройств с дозированной подачей брусков (а. с. N 804399, а. с. N 1004081, а. с. N 1013235, а. с. N 1117198, патент ФРГ N3421193, патент США N 4528776) наиболее близким по устройству и принципу действия к предлагаемому нами импульсному механизму разжима брусков является cпособ подачи хона и устройство, выполняющее этот способ (патент ФРГ N 3421193, кл. В 24 В 33/06, 1985).

К недостаткам рассматриваемого устройства (патент ФРГ N 3421193) следует отнести: наличие двигателя постоянного тока с тахогенератором, обеспечивающее постоянную радиальную подачу брусков с регулируемым крутящим моментом, что снижает производительность обработки по сравнению с дозированной подачей брусков; отсутствие калиброванной втулки, позволяющей автоматически компенсировать износ брусков и настраиваться на получение требуемого размера обрабатываемого отверстия.

Цель изобретения - повышение производительности металлосъема и точности обработки отверстий в изделиях, а также возможность применять более простые хонинговальные головки без систем пневмоконтроля.

Цель изобретения достигается за счет использования шагового двигателя, сообщающего брускам импульсную (дозированную) подачу, улучшающую металлосъем, использования калиброванной втулки, позволяющей автоматически компенсировать износ брусков и настройку на получение требуемого размера обрабатываемого отверстия, использования гидравлической системы в качестве предохранительного устройства при работе на высоком рабочем давлении и на низком давлении в режиме выхаживания, позволяющей осуществлять более точную настройку.

На фиг. 1 показан импульсный механизм разжима брусков со встроенным автоконтролем отверстий.

Импульсный механизм разжима брусков состоит из механической системы 1, гидравлической системы 2 и блока управления 3. Механическая система 1 включает в себя корпус 4, к верхней части которого крепится эксцентрично шаговый двигатель 5, на валу которого закреплена шестерня 6, зацепляемая с колесом 7, установленным в верхней втулке 8 и в нижней втулке 9, жестко закрепленных в корпусе 4. В ступице колеса 7 нарезано резьбовое отверстие, где размещен винт-толкатель 10, который удерживается от проворота штифтом 11, размещенным в продольном пазу нижней втулки 9, связанной через опоры качения 12 с разжимным конусом 13 хонинговальной головки 14, в которой установлены конусные державки 15 с закрепленными на них абразивными или алмазными брусками 16. Датчик 17 обратной связи прикреплен соосно с помощью фланца 18 к верхнему торцу корпуса 4. Вал датчика 17 обратной связи соединен посредством муфты 19 с промежуточным валом 20, нижний конец которого жестко прикреплен к верхнему торцу ступицы колеса 7. Неподвижный поршень 21 расположен в верхней части цилиндрического отверстия, размещенного в корпусе 4. Подвижный поршень 22 связан с помощью силовой пружины 23 через упорный подшипник 24 и стопорное кольцо 25 со ступицей колеса 7. Бесконтактный торцовый датчик 26 установлен в корпусе 4 с зазором между верхним торцом колеса 7 и нижним торцом бесконтактного датчика 26. Калиброванная втулка 27 размещена в кронштейне 28, жестко прикрепленном к станине 29. Обрабатываемое изделие 30 закреплено в зажимном приспособлении 31.

С целью повышения точности обработки винт-толкатель 10 снабжен двумя нулевыми положениями: грубый нуль, фиксирующий положение бесконтактного путевого датчика, (не показан) и точный нуль, устанавливаемый по сигналу "Начало отсчета" от датчика обратной связи 17 с точностью одной дискреты. Бесконтактный датчик грубого нуля расположен таким образом, что после выхода винта-толкателя 10 в положение точный нуль, бруски 16 хонинговальной головки 14 сжаты. В исходном положении хонинговальная головка 14 со сжатыми алмазными брусками 16 размещена в калиброванной втулке 27.

Гидравлическая система 2 управления импульсного механизма разжима брусков включает в себя предохранительный клапан высокого давления 32, четырехходовой золотник с электромагнитом высокого давления 33, манометр 34, четырехходовой золотник с электромагнитом низкого давления 35 и предохранительный клапан низкого давления 36.

Блок управления 3 включает в себя устройство управления с шаговым двигателем 5 и микропроцессорную систему управления, на основе которой реализован интерполятор и регулятор положения винта-толкателя 10, программно доступный счетчик импульсов, вход которого связан электрически с датчиком обратной связи 17 и регистром запоминания требуемого размера отверстия обрабатываемой детали.

На фиг. 2 представлена логическая схема алгоритма управления импульсного механизма разжима брусков со встроенным автоконтролем отверстий. Символы действия операторов имеют следующие функциональные назначения: 1 - условный переход "Кнопка цикл пуск нажата ? "; 2 - условный переход "Винт-толкатель в точном нуле ? "; 3 - включение шагового двигателя 5 на перемещение винта-толкателя вверх; 4 - условный переход "Датчик грубого нуля сработал ? "; 5 - поиск "точного нуля" (реверс шагового двигателя 5, включение электромагнитов золотников высокого 33 и низкого 35 давления) на низком давлении; 6 - условный переход "Точный нуль достигнут ? "; 7 - отключение шагового двигателя 5 и сброс счетчика импульсов; 8 - включение шагового двигателя 5 на движение винта-толкателя 10 вниз, включение электромагнитов золотников 33 и 35 для обеспечения низкого давления; 9 - условный переход "Бесконтактный датчик 26 сработал ? "; 10 - отключение шагового двигателя и запоминание числа импульсов, поступивших от датчика обратной связи 17; 11 - включение шагового двигателя 5 на перемещение винта-толкателя 10 вверх; 12 - условный переход "Точный нуль достигнут ? "; 13 - отключение шагового двигателя 5; 14 - медленный ввод хонинговальной головки 16 со сжатыми брусками в отверстие обрабатываемого изделия 30; 15 - условный переход "Хонинговальная головка введена ? "; 16 - включение вращения хонинговальной головки, подачи СОЖ, включение рабочей скорости возвратно-поступательного движения, включение шагового двигателя 5, включение разжима брусков на низком давлении и отсчета импульсов от датчика обратной связи 17; 17 - условный переход "Работа на низком давлении закончилась ? "; 18 - отключение электромагнита золотника (хонингование с высоким давлением); 19 - условный переход "Бесконтактный датчик 26 сработал ? "; 20 - отключение шагового двигателя 5; 21 - условный переход "Текущее число импульсов от датчика обратной связи равно заполненному числу импульсов при замере калиброванной втулки 27 ? "; 22 - включение низкого давления (электромагнита золотника 35) и включение шагового двигателя 5; 23 - условный переход "Работа на низком давлении кончилась ? ", 24 - отключение электромагнитов с золотниками 33 и 35, отключение вращения, подачи СОЖ и возвратно-поступательного движения хонинговальной головки, включение шагового двигателя 5 на сжатие брусков; 25 - условный переход "Винт-толкатель в точном нуле ? "; 26 - отключение шагового двигателя 5, включение перемещения хонинговальной головки в исходное положение; 27 - условный переход "Хонинговальная головка в исходном положении ? "; 28 - отключение перемещения хонинговальной головки в исходное положение.

Работа импульсного механизма разжима брусков со встроенным автоконтролем размеров обрабатываемых отверстий (фиг. 1) инициируется нажатием кнопки "Цикл пуск".

На фиг. 2 это соответствует символу действия 1 (в дальнейшем при ссылке на символы действия будут указываться только их номера в скобках). В (2) анализируется текущее содержание счетчика блока управления на равенство нулю. Если в счетчике записан нуль, то винт-толкатель 10 находится в точном нуле и управление передается на (8) для определения требуемого размера обрабатываемого отверстия. В противном случае включается шаговый двигатель 5 на перемещение винта-толкателя 10 вверх (3) для поиска грубого нуля положения винта-толкателя 10. При срабатывании датчика грубого нуля (4) происходит реверс шагового двигателя 5, включается низкое давление (электромагнит с золотником 35). Происходит поиск точного нуля винта-толкателя 10. При поступлении в блок управления 3 от датчика обратной связи 17 импульса "Начало отсчета" отключается шаговый двигатель 5 и сбрасывается счетчик числа импульсов, поступивших от датчика обратной связи (7). Винт-толкатель установлен в точный нуль и готов к замеру калиброванной втулки 27. Для этого в (8) включается шаговый двигатель 5, который через шестерню 6, колесо 7, винт-толкатель 10 и разжимной конус 13 при включенных электромагнитах с золотниками 33 и 35, осуществляет быстрый разжим брусков 16 на пониженном давлении до их соприкосновения со стенками калиброванной втулки 27. При этом счетчик в блоке управления 3 фиксирует количество поступивших от датчика обратной связи 17 импульсов, в результате перемещения разжимного конуса 13 из сжатого положения брусков, т. е. от точного нуля, до соприкосновения брусков со стенками калиброванной втулки 27. После этого под действием шагового двигателя 5 колесо 7 перемещается вверх, приближаясь к торцу бесконтактного датчика 26, который при срабатывании отключает шаговый двигатель 5 и выдает команду в блок управления 3 для запоминания в регистре требуемого размера отверстия обрабатываемой детали текущего содержания счетчика (9, 10). Тем самым фиксируется разжатое положение брусков 16, при котором будет достигнут требуемый размер отверстия в результате хонингования обрабатываемой детали. Затем включается шаговый двигатель 5 на перемещение винта - толкателя 10 вверх (на сжатие брусков 16), т. е. в направлении точного нуля, при достижении которого отключается шаговый двигатель 5, а текущее содержание счетчика блока управления равно нулю (11, 12, 13). В (14, 15) хонинговальная головка вводится в отверстие обрабатываемого изделия 30. В нижней точке реверса хонинговальной головки включается вращение шпинделя, подача СОЖ, возвратно-поступательное движение хонинговальной головки и шаговый двигатель 5 на разжим брусков 16. Под действием вращения колеса 7 происходит вращение вала датчика обратной связи 17. Счетчик блока управления 3 отсчитывает импульсы, выдаваемые датчиком обратной связи 17. Их число пропорционально перемещению винта-толкателя 10. Одновременно включается выдержка времени на хонингование при низком давлении (16). По окончании выдержки на низком давлении (17-18) отключается низкое давление и включается высокое давление (электромагнит золотника 35 отключается, а электромагнит золотника 33 остается включенным). При работе на высоком давлении анализируется логическое состояние бесконтактного датчика 26 (19). Если величина импульсной подачи опережает величину съема припуска (неправильная установка величины импульсной подачи или наличие неодинаковой твердости материала стенок обрабатываемого изделия на отдельных участках), то происходит осевое перемещение вверх ступицы колеса 7, в результате которого венец колеса 7 приближается к торцу бесконтактного датчика 26, что приводит к его срабатыванию, вследствие чего отключается (20) шаговый двигатель 5. При этом в процессе хонингования прижим алмазных брусков 16 к стенкам обрабатываемого изделия 30 осуществляется подвижным поршнем 22 при включенном электромагните золотника 33 и выключенном электромагните золотника 35 до тех пор, пока нижний торец венца колеса 7 не упрется в верхний торец нижней втулки 9, в результате чего образуется прежний зазор между венцом колеса 7 и торцом бесконтактного датчика 26, который снова включает шаговый двигатель 5, возобновляющий импульсную подачу брусков 16 до тех пор, пока отсчитываемое датчиком обратной связи 17 количество импульсов не достигнет зафиксированного в регистре для запоминания требуемого размера отверстия обрабатываемого изделия значения импульсов (18, 19, 20, 21).

В (22) включается электромагнит золотника 35, выключается шаговый двигатель 5, запускается выдержка времени на хонингование с низким давлением в режиме выхаживания, необходимом для заглаживания микронеровностей и улучшения чистоты поверхности, по окончании которой (23) отключаются электромагниты золотников 33 и 35, выключается подача СОЖ и вращение шпинделя, включается шаговый двигатель на сжатие брусков (24). При достижении винтом-толкателем 10 положения точного нуля (25) отключается шаговый двигатель 5 и включается перемещение вывода хонинговальной головки в исходное положение (26). При достижении хонинговальной головки исходного положения отключается перемещение вверх. Полуавтоматический цикл обработки изделия закончен.

При каждом последующем полуавтоматическом цикле в (2) проверяется нахождение винта-толкателя 10 в точном нуле. Если винт-толкатель 10 в точном нуле, то символы действия 3, 4, 5, 6, 7 не выполняются и блок управления 3 сразу переходит на (8) для обмера отверстия калиброванной втулки 27.

В целях повышения точности обработки данная операция выполняется в каждом полуавтоматическом цикле, поскольку автоматически учитывается износ брусков после обработки каждого изделия.

В соответствии с вышеизложенным существенными отличительными признаками предлагаемого импульсного механизма разжима брусков по сравнению с прототипом являются: наличие калиброванной втулки, позволяющей автоматически компенсировать износ брусков и осуществлять автоматически поднастройку блока управления перед каждым циклом обработки на получение требуемого размера хонингуемого отверстия, что позволяет повысить размерную точность обработки хонингуемого отверстия по сравнению с прототипом; установка шагового двигателя (вместо двигателя постоянного тока с тахогенератором, используемых в прототипе), обеспечивающего импульсную (дозированную) подачу брусков, повышающего производительность обработки (улучшается металлосъем); наличие датчика обратной связи, установленного соосно со ступицей колеса и жестко (без люфтов) связанного с ним, которые исключают кинематические погрешности в зацеплениях, способствуя повышению размерной точности хонингуемого отверстия; наличие подвижного поршня, размещенного в корпусе, кинематически связанного через опору качения со ступицей колеса, и создающего в процессе хонингования необходимую величину удельного давления брусков на стенки обрабатываемого отверстия с помощью гидравлической системы, способствующих обеспечению более тонкой (по сравнению с прототипом) настройки для передачи требуемых крутящих моментов при работе на рабочем давлении и на низком давлении в режиме выхаживания, что также обеспечивает повышение размерной точности обработки хонингуемых отверстий. (56) Патент ФРГ N 3421193, кл. В 24 В 33/06, 1985.

Формула изобретения

МЕХАНИЗМ РАЗЖИМА БРУСКОВ ХОНИНГОВАЛЬНОГО СТАНКА , содеpжащий pазмещенную в коpпусе шестеpню, кинематически связанную с колесом, в ступице котоpого выполнено pезьбовое отвеpстие, в котоpом установлен винт-толкатель, связанный с pазжимным конусом, установленным с возможностью взаимодействия с абpазивными бpусками, закpепленными на конусных деpжавках, пpивод pадиальной подачи бpусков и блок упpавления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обpаботки, в него дополнительно введены связанный с блоком упpавления датчик обpатной связи, механически жестко соединенный со ступицей колеса, и пpедохpанительное устpойство с гидpавлической системой, содеpжащее поpшень, pазмещенный в коpпусе с возможностью осевого пеpемещения, кинематически связанный со ступицей колеса и гидpавлически связанный с гидpавлической системой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2