Нагрузочное устройство для ускоренных испытаний станков

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при проведении ускоренных испытаний токарно-револьверных станков на надежность и долговечность. Нагрузочное устройство содержит нагрузочный силовой узел, кинематически связанный с суппортом станка. Нагрузочный силовой узел выполнен в виде трех силовых цилиндров - продольного и связанных с ним штоками поперечного горизонтального и поперечного вертикального. Продольный силовой цилиндр закреплен на шпинделе станка и снабжен сферическим хвостовиком, имеющим возможность взаимодействия с упорами, установленными в лучах револьверной головки. 4 ил.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при проведении ускоренных испытаний токарно-револьверных станков на надежность и долговечность.

Известно нагрузочное устройство для комплексных испытаний станков на надежность, содержащее установленное на корпусе станка тормозное устройство, кинематически связанное посредством редуктора со шпинделем, и устройство нагружения резцедержателя, в котором для имитации процесса обработки ступенчатых валов при продольном точении устройство нагружения выполнено в виде рамы с рядами полок равноувеличивающегося вылета и направляющими штангами с установленными на них с возможностью перемещения и последовательного соединения в блок разноразмерными грузами (авторское свидетельство СССР N 1172646, B 23 B 25/06, 1985).

Недостатком этого устройства является сложность и неудобство в работе.

Наиболее близким устройством того же назначения к изобретению по совокупности признаков является нагрузочное устройство для ускорения испытаний станков, имитирующее процесс резания, содержащее нагрузочный силовой узел в виде цилиндра одностороннего действия, кинематически связанный с суппортом станка, которое для имитации нагрузок в динамическом режиме снабжено дополнительным силовым цилиндром с корпусом в виде двух связанных между собой посредством продольных пазов и выступов телескопических стаканов: внешний стакан закреплен на штоке, а внутренний связан с корпусом тормозного механизма, и закрепленном на внешнем стакане венцом с радиальным выступом (авторское свидетельство СССР N 1196150, B 23 B 25/06, 1985).

Недостатком этого устройства является невозможность его использования для испытаний токарно-револьверных станков ввиду сложности конструкции и невозможность воспроизведения всех составляющих усилия резания: P_x, P_y, P_z, M_x, M_z на всех элементах конструкции токарно-револьверного станка.

Изобретение направлено на решение задачи обеспечения имитации процесса резания при проведении ускоренных испытаний токарно-револьверных станков с наиболее полным воспроизведением схемы действующих эксплуатационных нагрузок.

Технический результат - обеспечение воспроизведения составляющих усилия резания: главной P_z, осевой P_x, радиальной P_y и крутящих моментов M_x, M_z для нагружения шпинделя, револьверной головки, вертикального и горизонтального суппортов токарно-револьверных станков при проведении ускоренных испытаний на надежность и долговечность.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном нагрузочном устройстве для ускорения испытаний станков, содержащем нагрузочный силовой узел, кинематически связанный с суппортом станка, особенность заключается в том, что нагрузочный силовой узел выполнен в виде трех силовых цилиндров - продольного и связанных с ним штоками поперечного вертикального и поперечного горизонтального, при этом продольный силовой цилиндр закреплен на шпинделе станка и снабжен сферическим хвостовиком, имеющим возможность взаимодействия с упорами, установленными в лучах револьверной головки с возможностью поворота вокруг своей оси.

На фиг. 1 изображено нагрузочное устройство для ускорения испытаний токарно-револьверных станков, общий вид; на фиг. 2 - вид по стрелке А фиг. 1; на фиг. 3 - продольный силовой цилиндр; на фиг. 3 - поперечный вертикальный силовой цилиндр, конструкция которого идентична конструкции поперечного силового горизонтального цилиндра.

Нагрузочное устройство (фиг. 1) содержит продольный силовой цилиндр 1 и связанные с ним штоком 2 поперечный вертикальный силовой цилиндр 3 и штоком 4 поперечный горизонтальный силовой цилиндр 5.

Предлагаемое нагрузочное устройство позволяет воспроизвести следующие нагрузки на узлы станка: шпиндельная группа - P_x, P_y, P_z, M_x; револьверный (продольный) суппорт - P_x, P_y, P_z; вертикальный суппорт - P_y, P_z, M_z; горизонтальный суппорт - P_y, P_z.

Продольный силовой цилиндр (гидроцилиндр) 1 (фиг. 1 - 3) закреплен на шпинделе 6 токарно-револьверного станка и имеет шток 7 со сферическим хвостовиком 8, поршень 9. Упоры 10 установлены в лучах револьверной головки 11 продольного суппорта 12 станка.

Поперечные вертикальный и горизонтальный силовые цилиндры (гидроцилиндры) 3, 5 имеют одинаковую конструкцию. Поперечный вертикальный силовой цилиндр 3 со штоком 2 крепится к торцевой поверхности вертикального суппорта 13. Поперечный горизонтальный силовой цилиндр 5 крепится к торцевой поверхности горизонтального суппорта (не показан).

Продольный и поперечные гидроцилиндры включены в общую гидросистему станка с помощью которой осуществляется регулировка величины усилий резания, действующих на шпиндель и суппорты станка.

Работа изобретения осуществляется следующим образом.

Продольный силовой цилиндр (гидроцилиндр) 1, закрепленный на шпинделе 6, нагружает шпиндель, продольный суппорт 12 и главный привод (не показан) составляющими усилия резания P_x, P_y, P_z. Нагружение происходит при взаимодействии сферического хвостовика 8 штока 7 с упорами 10, закрепленными в лучах револьверной головки 11 станка. Упор 10 оказывает давление на сферический хвостовик 8 штока 7 и заставляет шток 7 с поршнем 9 перемещаться влево, выталкивая масло из левой полости гидроцилиндра 1.

Для имитации разложения составляющих усилий резания угол скоса упора 10 выполнен в диапазоне α = 35 - 90^o (имеется набор упоров с различными углами). В частности, на фиг. 1 показан упор с углом α = 45^o, а на фиг. 2 α = 90^o. При этом сам упор 10 может быть повернут вокруг своей оси на любой угол в зависимости от выбранного режима нагружения.

При достижении поршня 9 крайнего левого положения происходит быстрый отвод продольного суппорта 12 в исходное положение и поворот револьверной головки 11. Затем цикл повторяется для следующего луча револьверной головки 11. После совершения револьверной головкой полного оборота цикл повторяется.

Одновременно с работой продольного гидроцилиндра 1 для имитации процесса резания на вертикальном и горизонтальном суппортах включаются на рабочую подачу два поперечных гидроцилиндра вертикальный 3 и горизонтальный 5, жестко связанные с корпусом продольного гидроцилиндра 1.

Крутящий момент M_z получается в результате смещения l направления действия сил резания от оси вертикального суппорта 13 (фиг. 1).

Работа гидроцилиндров вертикального и горизонтального суппорта происходит идентично следующим образом.

При осуществлении вертикальным или горизонтальным суппортами рабочей подачи гидроцилиндра 3, связанный с суппортом 13 станка, перемещается вместе с суппортом 13, в то время как шток 2, связанный с продольным гидроцилиндром 1, остается неподвижным.

В это время масло из одной полости гидроцилиндра 3 выталкивается в другую полость. При обратном холостом ходе суппортов масло также выталкивается из одной полости в другую.

Для создания крутящего момента на шпинделе M_x (фиг. 1) используется порошковый тормоз (не показан), который с помощью электроавтоматики включается во время рабочего хода продольного и поперечных суппортов.

Нагрузочное устройство обеспечивает нагружение станка при непрерывном автоматическом цикле на заданном режиме: длина рабочего хода l, число оборотов шпинделя n, подача S, крутящий момент M_кр..

Использование нагрузочного устройства для имитации процесса резания при проведении ускоренных испытаний токарно-револьверных станков на надежность и долговечность позволяет наиболее полно воспроизводить схему действующих эксплуатационных нагрузок, максимально приблизить испытания к реальным условиям эксплуатации станков, что является основным условием получения достоверных результатов ускоренных испытаний.

Формула изобретения

Нагрузочное устройство для ускоренных испытаний станков, содержащее нагрузочный силовой узел, кинематически связанный с суппортом станка, отличающееся тем, что нагрузочный силовой узел выполнен в виде трех силовых цилиндров - продольного и связанных с ним штоками поперечного вертикального и поперечного горизонтального, при этом продольный силовой цилиндр закреплен на шпинделе станка и снабжен сферическим хвостовиком, имеющим возможность взаимодействия с упорами, установленными в лучах револьверной головки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4