Токарный станок

 

Использование: станкостроение. Сущность изобретения: узел демпфирования между фартуком суппорта и станиной выполнен в виде физического маятника и подвижно установлен на гильзе, которая в свою очередь подвижно установлена на вспомогательном валике для включения прямого и обратного вращения шпинделя. Центр тяжести узла расположен ниже оси подвеса. Между коротким плечом маятника и фартуком введена упругая связь. 3 ил.

Изобретение относится к станкостроению, в частности к станкам для токарной обработки различных деталей.

Известны токарные станки, содержащие цепь подач, включающую часть цепи привода главного движения, коробку подач, ходовой валик и механизм подачи фартука, кинематически связанный с ходовым валиком через промежуточную муфту, а также вспомогательный валик для включения вращения шпинделя.

Такое техническое решение устраняет влияние на качество обрабатываемой детали только тех колебаний, которые возникают при вращении ходового валика.

Недостатком известных станков является низкая жесткость и виброустойчивость системы как в направлении, параллельном направляющим станка (обусловленные структурой привода подач, типом направляющих, отсутствием средств демпфирования и др.), так и в направлении, перпендикулярном направляющим станка (малая жесткость каретки суппорта, большая масса ее консольной части вместе с фартуком, отсутствие эффективных средств гашения колебаний).

Наиболее близким к предлагаемому станку является токарный станок (прототип), содержащий станину, закрепленные на ней переднюю бабку с приводом шпинделя, установленные на направляющих станины инструментальный суппорт с приводом его перемещения и узел демпфирования между суппортом и станиной.

Недостатком этого станка является неудовлетворительная виброустойчивость особенно при перемещении суппорта в направлении, параллельном направляющим станины, из-за отсутствия достаточно интенсивного (активного) гашения колебаний. Кроме того, при такой конструкции возрастает сопротивление перемещению продольного суппорта, что увеличивает непроизводительные потери на трение, снижая полезную мощность станка. Режим граничного трения в конструкции характеризуется значительными колебаниями коэффициента трения, что в свою очередь приводит к потере устойчивости. Масса фартука, влияющая на амплитуду и форму изгибных колебаний каретки продольного суппорта, при таком исполнении станка не охвачена системой демпфирования, сложность регулировки узла демпфирования, обусловленная наличием взаимосвязи по координатам перемещений. Интенсивные колебания, возникающие при обработке на станке труднообрабатываемых материалов вследствие низкой демпфирующей способности данного станка, приводят к поломкам инструмента и браку деталей.

Цель изобретения повышение эффективности гашения колебаний при движении в двух взаимно перпендикулярных направлениях, повышение плавности движения каретки суппорта, а также упрощение конструкции и ее регулировки, что позволяет повысить производительность и качество обработки деталей.

Цель достигается тем, что узел демпфирования выполнен в виде гильзы, подвижно установленной на валике, например, для включения прямого и обратного вращения шпинделя, физического маятника, подвижно установленного на гильзе, двух комплектов упругодеформируемых колец, установленных на гильзу симметрично относительно двух противоположных боковых поверхностей физического маятника, и кронштейна, присоединенного к фартуку и предназначенного для взаимодействия с одним из комплектов упругодеформируемых колец, при этом на гильзе между боковыми поверхностями физического маятника и комплектами упругодеформируемых колец размещены упорные подшипники, а короткое плечо физического маятника упруго соединено с фартуком.

Сравнительный анализ предлагаемого станка и прототипа показывает, что такой недостаток последнего как повышенное трение при перемещении и низкая демпфирующая способность сопряженных пар трения устранен у предлагаемого станка. Эффективное гашение колебаний осуществляется, особенно при работе в зоне резонансных частот, за счет введения физического маятника динамического гасителя колебаний, его оптимизации по двум координатам и возможности регулировки. Уменьшение трения и плавность движения достигнуты в результате сокращения числа подвижных пар трения, оптимальной настройки.

На фиг. 1 изображен станок, вид спереди; на фиг.2 сечение А-А фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б фиг.1.

Станок содержит узел 1 демпфирования, установленный подвижно на валике 2 с 6-гранным сечением для включения прямого и обратного вращения шпинделя передней бабки. Узел демпфирования содержит физический маятник 3, размещенный на гильзе 4 с возможностью углового поворота и перемещения вдоль ее оси таким образом, что его центр тяжести из-за малых по амплитуде колебаний всегда находится ниже оси подвеса, упругую связь 5 (в виде пружины растяжения-сжатия, упругого жгута, спиральной пружины и т.п.), устанавливаемую между коротким плечом маятника 3 и фартуком 6, упорные подшипники 7 и комплекты 8 упругодемпфирующих колец (резиновые кольца, тарельчатые пружины, пружины сжатия и др.), также размещенные на гильзе 4 с регулируемым силовым замыканием между ее торцами и боковыми поверхностями маятника 3.

В кольцевую канавку у одного из торцев гильзы 4 для взаимодействия с одним из комплектов 8 упругодеформируемых колец введен конец кронштейна 9, другой его конец закреплен на фартуке 6.

Устройство работает следующим образом.

В процессе резания фартук 6 (соединенный с суппортом) совершает продольное перемещение вдоль валика 2. Энергия колебаний фартука 6, направленных перпендикулярно оси валика 2, передается через упругую связь 5 на маятник 3, который совершает угловые колебательные движения с малой амплитудой с заданной частотой К по форме колебаний суппорта. Подбором параметров упругой связи 5 и массы маятника 3 обеспечивается равенство по величине и противоположность по фазе ответной реакции со стороны маятника 3 на возмущающее воздействие фартука 6, что ведет к уменьшению колебаний в этом направлении.

Одновременно с этим колебания фартука 6, направленные вдоль оси валика 2, передаются маятнику 3 через кронштейн 9, упругодемпфирующие кольца 8 и упорные подшипники 7. Изменением усилия силового замыкания подбирается жесткость комплектов 8, чем обеспечивается равенство собственной частоты колебательной системы, состоящей из элементов 3-7-8, и доминирующей частоты возмущения, вызывающего колебания фартука 6 вдоль оси валика 2, что в итоге уменьшает колебания фартука 6.

Эффект от применения изобретения заключается в том, что он позволяет увеличить в двух взаимно перпендикулярных направлениях динамическую устойчивость системы при резании, за счет чего повысить производительность и улучшить качество обработки, в том числе труднообрабатываемых материалов.

Формула изобретения

ТОКАРНЫЙ СТАНОК, содержащий станину, закрепленную на ней переднюю бабку с приводом шпинделя, установленный на направляющих станины инструментальный суппорт с фартуком, расположенные между фартуком и станиной валик и узел демпфирования, отличающийся тем, что последний выполнен в виде гильзы, подвижно установленной на валике, физического маятника, подвижно установленного на гильзе, двух комплектов упругодеформируемых колец, установленных на гильзе симметрично относительно двух противоположных боковых поверхностей физического маятника, и кронштейна, присоединенного к фартуку и предназначенного для взаимодействия с одним из комплектов упругодеформируемых колец, при этом на гильзе между боковыми поверхностями физического маятника и комплектами упругодеформируемых колец размещены упорные подшипники, а короткое плечо физического маятника упруго соединено с фартуком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3