Устройство для обработки двух осесимметричных деталей

Авторы патента:

Расторгуев Дмитрий Александрович (RU)

Драчев Олег Иванович (RU)

Кравцов Алексей Николаевич (RU)

B23B1/00 - Токарная обработка; сверление (устройства для копирования или управления B23Q)

Владельцы патента RU 2768925:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» (RU)

Изобретение относится к области обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал». Устройство содержит самозаходную головку, предназначенную для одновременной обработки двух деталей и состоящую из нескольких частей, одна из которых является заборной и выполнена конусной с винтовыми зубьями на ней, а две другие следующие за ней являются соответственно цилиндрическими черновой и чистовой частями. Самозаходная головка установлена с возможностью вращения и осевого перемещения вдоль осей обрабатываемых деталей по неподвижной штанге, расположенной между обрабатываемыми деталями, снабженными управляемым приводом вращения. Самозаходная головка содержит резьбовую втулку с наружной резьбой, расположенную перед заборной частью самозаходной головки, причем ее длина превышает длину фрезы на 10 %. На штанге перед плоскостью расположения торцов деталей установлен корпус с приемной втулкой с внутренней резьбой с теми же параметрами, что и у резьбовой втулки, и предназначенной для ввинчивания резьбовой втулки самозаходной головки. Управляемый привод вращения снабжен концевым выключателем выхода резьбовой втулки самоходной головки из корпуса с приемной втулкой. Достигается повышение точности размеров и формы длинномерных маложестких осесимметричных деталей путем повышения жесткости технологической системы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки, в частности к обработке наружных поверхностей тел вращения. Известно устройство для одновременной обработки наружных поверхностей двух осесимметричных деталей, содержащее два резца, установленных друг относительно друга под углом 180° в радиальном направлении [а.с. СССР № 921683, кл. 23 В 1/00,1982].

Недостатком данного устройства является ручная настройка резцов на заданный диаметр тел вращения, большая номенклатура размеров резцедержателей, сложная настройка и управление эксцентриситетом одной из деталей, возможность влияния стружки на работу датчиков биения детали, вследствие их близости к зоне точения.

Известно устройство для наружной обработки осесимметричных деталей, выбранное в качестве прототипа, содержащее фрезу состоящей из трех частей: заборной, получистовой и чистовой. Фреза установлена с возможностью вращения и осевого перемещения вдоль осей обрабатываемых деталей. Установка оснащена системой автоматического управления, состоящей из последовательно включенных датчика вибраций, в виде естественной термопары «резец - деталь», блока выделения переменной составляющей ЭДС, блока сравнения и усилителя с приводов вращения [а.с. СССР № 1209367, кл. В23 В 1/00,1986].

Недостатком данного устройства является невозможность обработки детали на всю длину в связи с тем, что заборная часть фрезы выходит из контакта с обрабатываемыми деталями.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности обработки и производительности с достижением следующих технических результатов: повышения точности в поперечном и продольном направлениях и качества обрабатываемой поверхности за счет совершенствовании конструкции самозаходной головки и технологической системы для ее использования, обеспечивающие ее одноразовый проход на всю длину детали.

Эта задача решается тем, что устройство для обработки деталей на металлорежущем станке содержит самозаходную головку, предназначенную для одновременной обработки двух деталей и состоящей из нескольких частей, одна из которых является заборной и выполнена конусной с винтовыми зубьями на ней, а две другие следующие за ней являются соответственно цилиндрическими черновой и чистовой частями, самозаходная головка установлена с возможностью вращения и осевого перемещения вдоль осей обрабатываемых деталей по неподвижной штанге, расположенной между обрабатываемыми деталями, снабженными управляемым приводом вращения, при этом самозаходная головка содержит резьбовую втулку с наружной резьбой, расположенную перед заборной частью самозаходной головки, ее длина превышает длину самозаходной головки на 10 %, на штанге перед плоскостью расположения торцов деталей установлен корпус с приемной втулкой с внутренней резьбой с теми же параметрами, что и у резьбовой втулки, и предназначенной для ввинчивания резьбовой втулки самозаходной головки. Также управляемый привод вращения снабжен концевым выключателем выхода резьбовой втулки самозаходной головки из корпуса с приемной втулкой.

Выполнение самозаходной головки с резьбовой втулкой с наружной резьбой, расположенную перед заборной частью самозаходной головки обеспечивает возможность продолжение рабочей подачи самозаходной головки после выхода из зацепления с деталями заборного конуса.

Превышение длины резьбовой втулки длины самозаходной головки на 10 % обеспечивает непрерывность создания осевого усилия на самозаходной головке при выходе заборной части за счет создания предварительного гарантированного винтового зацепления и полного прохода и черновой и чистовой частей по обрабатываемым деталям.

Установка на штанге перед плоскостью расположения торцов деталей корпуса с приемной втулкой с внутренней резьбой с теми же параметрами, что и у резьбовой втулки, и предназначенной для ввинчивания резьбовой втулки самозаходной головки обеспечивает возможность установки этой на необходимом расстоянии от торцов деталей в зависимости от параметров инструмента.

Снабжение управляемого привода вращения концевым выключателем выхода резьбовой втулки самозаходной головки из корпуса с приемной втулкой обеспечивает своевременную остановку процесса обработки.

Устройство для обработки двух осесимметричных деталей иллюстрируется чертежами: на фиг. 1 приведен общий вид установки, на фиг. 2 разрез Б-Б фиг. 1, на фиг. 3 - общий вид самозаходной головки.

Устройство содержит обрабатываемые детали 1 и 1’, самозаходную головку 2, причем последняя и детали образуют естественную термопару, которая используется как датчик амплитуд относительных колебаний в виде устройства 3 измерения термо-ЭДС, блок 4 сравнения уровня вибраций, задатчик 5 уровня вибраций, усилитель 6, управляемый привод 7, ведущий шпиндель 8, зубчатое колесо 9, паразитное колесо 10, зубчатое колесо 11, штангу 12 и ведомый шпиндель 13. Самозаходная головка 2 содержит четыре части: первая - резьбовая втулка 14 дополнительного хода с метрической резьбой; вторая - заборная часть 15 с винтовыми зубьями на конической части; третья - цилиндрическая черновая часть 16 для черновой обработки; четвертая - цилиндрическая чистовая часть 17 для чистовой обработки. Корпус 18 с вмонтированной приемной втулкой 19, установлен на штанге 12, относительно торца корпуса 18 установлен концевой выключатель 20.

Обработку осуществляют следующим образом. Детали 1 и 1’ устанавливают в центрах, причем ведущий шпиндель 8 и ведомый шпиндель 13 имеют рифленые центра для передачи крутящих моментов от управляемого привода 7. Передача крутящего момента от ведущего шпинделя 8 к ведомому шпинделю 13 осуществляется за счет колес зубчатых 9 и 11 и паразитного колеса 10, которое обеспечивает вращение деталей в одном направлении. Далее включают управляемый привод 7, который через ведущий шпиндель 8 и ведомый шпиндель 13 вращают детали 1 и 1’. Их начальные угловые скорости равны и задаются из условия кинематики процесса резания и стойкости инструмента. Вводят в зацепление с ними заборную часть 15 самозаходной головки 2. Заборная часть 15 самозаходной головки 2 за счет винтовых зубьев создает при вращении деталей 1 и 1’ осевую силу, которая перемещает самозаходную головку 2 вдоль обрабатываемых деталей. Далее вступает в процесс резания цилиндрическая черновая часть 16 и цилиндрическая чистовая часть 17. В момент врезания возникает термо-ЭДС естественной термопары «самозаходная головка - деталь», которая измеряется устройством 3 и в виде электрического сигнала подается на блок 4 управления вибрациями, в котором выделяется переменная составляющая термо-ЭДС, пропорциональная уровню вибраций, возникающих при резании, и сравнивается с наперед заданным уровнем вибраций от задатчика 5.

В случае превышения уровня вибраций, заданного в блоке 4, вырабатывается сигнал рассогласования, который подается на вход усилителя 6, последний вырабатывает сигнал управления для управляемого привода 7, который регулирует вращение ведущего шпинделя 8 и зубчатых колес 9 и 11. Колесо 10 - паразитное и имеет свободное вращение относительно штанги шпинделя 12, а колеса 9 и 11 закреплены на шпинделях 8 и 13. Штанга 12 закреплена на станине станка (показана условно) между двумя одновременно обрабатываемыми деталями, причем она же служит направляющей для линейного перемещения самозаходной головки 2. В конце обработки заборная часть 15 самозаходной головки 2 выходит из зацепления (контакта) с обрабатываемыми деталями. Но до этого резьбовая втулка 14 вкручивается в приемную втулку 19, установленную в корпусе 18. Резьбовая втулка 14 имеет метрическую резьбу и длина L₁ее больше длины L₂остальных трех частей на 10 %. Корпус 18 установлен на штанге 12 и закрепляется к станине (станина на фиг. 1 не показана). Самозаходная головка 2 обрабатывает детали 1 и 1’ за счет винтового зацепления резьбовой втулки 14 и приемной втулки 19 до конца и выходит из зоны резания. В момент выхода резьбовой втулки 14 из корпуса 18, концевой бесконтактный выключатель 20, закрепленный на штанге 12 срабатывает и его выходной сигнал поступает на второй вход усилителя 6, который выключает управляемый привод 7. Самозаходная головка изготовлена из стали 9ХС с твердостью режущей части HRC 60. Подача самозаходной головки (относительная скорость) варьируется в пределах (0.02 ÷ 0.54) мм/об в функции оборотов детали, бесступенчато в пределах от (600 ÷ 1200) об/мин. Самозаходная головка имеет следующие основные параметры: первая часть - дополнительного хода 14 имеет метрическую резьбу с шагом 1.5 мм, угол второй части - заборного конуса γ = 10°, угол подъема винтовой канавки β = 8°, с шагом 1.5 мм. Передний угол черновой части самозаходной головки ϕ = 12°, задний угол ϕ₁ = 60°. Чистовая часть, угол наклона винтовой канавки μ = 15°, режущие кромки наклонены к оси под углом в плане α₁ = 30°, угол по задней поверхности α = 7°, для уменьшения трения используется СОЖ.

Производительность возрастает при такой схеме обработки в несколько раз, так как одновременно обрабатываются две детали, а режимы обработки увеличиваются в разы в связи с повышенной жесткостью инструмента. Кроме того, вращающийся инструмент имеет высокие стойкостные характеристики вследствие оптимального температурного режима. Установка не требует дополнительного привода подач режущего инструмента.

1. Устройство для обработки деталей на металлорежущем станке, содержащее самозаходную головку, предназначенную для одновременной обработки двух деталей и состоящую из заборной части, выполненной конусной с винтовыми зубьями на ней, и следующими за ней цилиндрическими черновой и чистовой частями, самозаходная головка установлена с возможностью вращения и осевого перемещения вдоль осей обрабатываемых деталей по неподвижной штанге, расположенной между обрабатываемыми деталями, при этом устройство снабжено управляемым приводом вращения обрабатываемых деталей, отличающееся тем, что самозаходная головка содержит резьбовую втулку с наружной резьбой, расположенную перед заборной частью самозаходной головки, длина резьбовой втулки превышает длину самозаходной головки на 10 %, на штанге перед плоскостью расположения торцов деталей установлен корпус с приемной втулкой с внутренней резьбой с теми же параметрами, что и у резьбовой втулки, и предназначенной для ввинчивания резьбовой втулки самозаходной головки.

2. Устройство п.1, отличающееся тем, что управляемый привод вращения снабжен концевым выключателем выхода резьбовой втулки самозаходной головки из корпуса с приемной втулкой.

Изобретение относится к режущему инструменту с покрытием. Режущий инструмент с покрытием содержит основу и покрытие, причем покрытие содержит многослойную систему, состоящую из чередующихся подслоев κ–Al2O3 и подслоев TiN, TiC, TiCN, TiCO или TiCNO, причем упомянутая многослойная система содержит по меньшей мере три подслоя κ–Al2O3 и проявляет рентгенодифрактограмму в диапазоне углов сканирования θ–2θ 15–140°, на которой дифракционный пик 002 (площадь пика) является самым сильным пиком, относящимся к подслоям κ–Al2O3 многослойной системы.

Режущий инструмент с покрытием // 2766604

Изобретение относится к режущему инструменту с покрытием, включающему основу и покрытие, причем покрытие содержит многослойную систему α-Al2O3, состоящую из чередующихся подслоев α-Al2O3 и подслоев TiCO, TiCNO, AlTiCO или AlTiCNO, упомянутая многослойная система α-Al2O3 содержит по меньшей мере 5 подслоев α-Al2O3, полная толщина упомянутой многослойной системы α-Al2O3 составляет 1-15 мкм, период многослойной системы α–Al2O3 составляет 50-900 нм, при этом режущий инструмент с покрытием дополнительно содержит первый слой α-Al2O3, находящийся между основой и многослойной системой α-Al2O3, в непосредственном контакте с многослойной системой α-Al2O3, причем толщина упомянутого слоя α-Al2O3 составляет < 1 мкм, и многослойная система α-Al2O3 проявляет рентгенодифрактограмму в диапазоне углов сканирования θ-2θ 20°-140°, на которой отношение интенсивности дифракционного пика 0012 (площади пика), I(0012), к интенсивностям дифракционного пика 113 (площади пика), I(113), дифракционного пика 116 (площади пика), I(116), и дифракционного пика 024 (площади пика), I(024), составляет I(0012)/I(113) > 1, I(0012)/I(116) > 1 и I(0012)/I(024) > 1.

Способ механической обработки стальной заготовки с дроблением стружки // 2764449

Изобретение относится к области металлообработки и предназначено для обработки деталей из различного сортамента сталей и их сплавов, где предъявляются повышенные требования к удалению стружки из зоны обработки на токарных станках, оснащенных ЧПУ. Способ включает придание заготовке и формирование c помощью локального лазерного луча лазерной головки локальной метастабильной зоны на поверхности заготовки по винтовой линии с последующей обработкой режущим инструментом.

Способ лезвийной обработки волоконно-армированной композитной заготовки с опережающим воздействием струей жидкости и сборный лезвийный инструмент для его реализации // 2763860

Группа изобретений относится к обработке материалов резанием, а именно к обработке лезвийным инструментом заготовок из волоконно-армированных композитных материалов, реализуемой с образованием стружки. Способ включает резание сборным лезвийным инструментом с первой струей охлаждающей жидкости.

Снабженный покрытием режущий инструмент // 2760426

Изобретение относится к снабженному покрытием режущему инструменту для механической обработки металлов: для токарной обработки, фрезерования или сверления металлического материала: легированной, углеродистой или труднообрабатываемой твердой стали. Режущий инструмент содержит подложку, покрытую многослойным износостойким покрытием, включающим в себя слой альфа–Al2O3 и слой карбонитрида титана TixCyN1–y с 0,85≤x≤1,3, предпочтительно 1,1≤x≤1,3 и 0,4≤y≤0,85, осажденный на слой альфа–Al2O3, причем TixCyN1–y имеет коэффициент текстуры TC(hkl), равный или более 3.

Способ токарной обработки прецизионных деталей малого диаметра // 2757776

Способ осуществляется на станках с числовым-программным управлением и включает обработку заготовки детали с прерыванием подачи инструмента. При обработке последовательно используют три одновременно установленных на станке инструмента, из которых два предназначены для обработки резанием, а третий предназначен для обработки давлением.

Способ определения оптимальных режимов процесса резания конструкционных сталей // 2757336

Способ включает измерение частотной характеристики системы, предварительную обработку заготовки из заданного материала при разных скоростях, измерение сигнала виброускорения датчиком, преобразование сигнала в спектр частот. В спектре частот определяют гармонику с максимальной амплитудой, определяют частоту, соответствующую максимальной амплитуде гармоники - f0, относительно этой частоты определяют полосу частот Δf=f0+fc, где fc - половина полосы частот, равная значению среднеквадратичного отклонения частоты образования сдвиговых деформаций Δх, определяемой по стружкам.

Способ точения открытой границы цилиндрической или конической поверхностей заготовки с её торцевой поверхностью и инструмент для осуществления способа // 2756056

Способ относится к завершающей стадии обработки – формообразованию границы между цилиндрическими или коническими поверхностями заготовки и её торцевой поверхностью. Способ включает черновую, получистовую и чистовую обработки, которые выполняют одновременно одним инструментом и при одной подаче инструмента, которую выбирают из диапазона 0,3–0,8 мм/об, с глубиной резания черновой обработки в 2–3 раза больше подачи, получистовой обработки - в 2–3 раза меньше подачи, а чистовую обработку ведут с глубиной резания не меньше остаточной высоты неровностей на обработанной поверхности после получистовой обработки.

Способ восстановления профиля поверхности катания колес рельсового транспорта // 2754627

Изобретение относится к области машиностроения. Способ включает нагрев поверхностного слоя вращающегося колеса фрикционным элементом и обточку упомянутого поверхностного слоя вращающегося колеса резцом, где в качестве фрикционного элемента используют тормозную колодку, соответствующую упомянутому колесу рельсового транспорта, а нагрев поверхностного слоя вращающегося колеса осуществляют с усилием прижима от 0,5 до 2 МПа.

Способ и устройство управления термоэлементом // 2752492

Изобретение относится к области высокоскоростной обработки деталей на оборудовании с числовым программным управлением (ЧПУ), в частности к устройствам повышения производительности при механической обработке за счет управления охлаждения режущего инструмента. Для повышения быстродействия процесса управления термоэлементом и увеличения скорости обработки деталей на станках с ЧПУ устройство управления термоэлементом содержит датчик температуры в зоне резания, датчик скорости подачи изделия, датчик скорости резания, деталь, заднюю бабку, переднюю бабку, режущую пластину, короб со сплавом Розе, термоэлемент Пельтье, державку, источник питания, генератор постоянного тока, содержащий резистор, биполярный транзистор, операционный усилитель, потенциометр, программируемую логическую интегральную схему, состоящую из блока преобразования тока в напряжение и блока расчета силы тока, компьютер.

Способ изготовления комплекта заготовок колец для погона башенной пулеметной установки // 2773292

Изобретение относится к средствам вооружения и может найти применение при изготовлении погона башенной пулеметной установки. Способ предназначен для изготовления комплекта заготовок колец для погона башенной пулеметной установки, выполненного в виде трех взаимосвязанных между собой с возможностью вращения в горизонтальной плоскости кольцеобразных деталей: шестерни погона, кольца погона и кольца регулировочного, и включает предварительное изготовление двух цилиндрических заготовок с осевыми отверстиями и объемом каждой, равным объему двух и более заготовок колец одного наименования под шестерню погона и кольцо погона, для дальнейшей чистовой механической обработки. Каждую из указанных заготовок в процессе изготовления заготовок колец поочередно устанавливают торцом на стол токарно-карусельного станка, закрепив изнутри, и осуществляют вначале обтачивание наружного диаметра до наружного диаметра соответствующей заготовки кольца на всю высоту цилиндрической заготовки. Затем выполняют точение поперечных относительно осевого отверстия проточек по окружности до получения диаметра, составляющего (0,997-0,999) диаметра отверстия соответствующей заготовки кольца и не менее 1,006 диаметра осевого отверстия цилиндрической заготовки, количеством из расчета (n-1) штук, где n - число заготовок колец. После чего, перезакрепив цилиндрическую заготовку снаружи, переходят к растачиванию осевого отверстия до диаметра внутреннего отверстия соответствующей заготовки кольца на всю высоту цилиндрической заготовки или последовательно на заданную высоту заготовки кольца, полностью отделяя тем самым каждую заготовку кольца и поочередно снимая их со станка, получая из одной цилиндрической заготовки - заготовки шестерней погона для дальнейшей чистовой механической обработки, а из другой - заготовки колец погона. Из каждой заготовки кольца погона путем продольного и поперечного точения на токарно-карусельном станке вырезают заготовку кольца регулировочного, для чего вначале часть заготовки кольца погона обтачивают с наружной стороны до диаметра и на высоту, соответствующие заданному наружному диаметру и высоте заготовки кольца регулировочного, а затем точат поперечную проточку до диаметра, соответствующего внутреннему диаметру заготовки кольца регулировочного, с учетом ширины реза продольной проточки, а далее переходят к точению продольной проточки, выдерживая диаметр, соответствующий внутреннему диаметру заготовки кольца регулировочного, после чего со станка снимают вначале заготовку кольца регулировочного, а затем - заготовку кольца погона, получая указанные заготовки для дальнейшей чистовой механической обработки. Достигается снижение материалоемкости, себестоимости и повышение производительности обработки за счет расширения технологических возможностей при обработке кольцеобразных деталей. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.