Станок для обработки поршней

 

СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ L |ПОРШНЕЙ по' авт. св. » 217861,отличающийся тем, что, с целью получения изменяющихся по длине обрабатываемого изделия гаммыэллиптических профилей охватывгиощих эллипс и охватываемых эллипсом, а также несимметричных профилей без передвижения оси вращения изделия в процессе обработки, он снабжен ме-' ханизмом жесткой кинематической настройки углового положения оси вращения изделия в плоскости, параллельной или перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла в виде каретки углового поворота и по воротно-переставной системы наклонных плит.

н

&на

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) В 23 В 5/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (61) 217861 (21) 1478275/25-8 (22) 14.10.70 (46) 07.05.84. Бюл. У 17 . (72) И.Н.Федоренко и A,Ä.Kóðàíîâ (7l) Московский автомеханический институт (53) 621,941.243(088.8) (54)(57) СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ

1ПОРШНЕй по авт. св. Р 217861, отличающийся тем, что> с целью получения изменяющихся по длине обрабатываемого изделия гаммы эллиптических профилей охватывающих эллипс и охватываемых эллипсом, а также несимметричных профилей без передвижения оси вращения изделия н процессе обработки, он снабжен механизмом жесткой кинематической настройки углового положения оси вращения изделия в плоскости, параллельной или перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла в виде каретки углового поворота и по воротно-перестанной системы наклонных плит, 334760

Из основного авт. св, известен станок для обработки поршней. Переменный профиль по длине изделия на этом станке обеспечивается перемещением узла привода вращения изделия, а следовательно, и оси изделия в процессе обработки при помощи копирных линеек, Поскольку происходит пере мещение узла привода вращения изделия, то точность перемещения зависит от точности копирных линеек, переда- 10 точных звеньев и сопряженных деталей узла. Кроме того, уменьшается жесткость узла. Это снижает точность изготовления поршней с переменным профилем. 15

Предложенный станок отличается от известного тем, что он снабжен механизмом жесткой кинематической настройки углового положения оси вращения иэделия в плоскости„ параллельной2О или перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла в виде каретки углового поворота и поворотно-переставной системы наклонных плит, Это обеспечивает получение поршней с переменным по длине изделия профи25 лем (без перемещения узла привода вращения иэделия и соответственно беэ копирных линеек) при жестком креплении узла к столу станку.

На фиг. 1 изображена схема предло- ЗО женного станка; на фиг. 2 — разрез

Л-Р фиг. 1; на фиг. 3-6 — схемы кинематического взаимодействия режущего инструмента и детали; на фиг. 7 кривые поперечного сечения юбки поршня 35 постоянные по длине изделия, полученные при различных настройках станка; на фиг. 8 — виды кривых IIepeMeHнаго сечения юбки поршня.

На станине 1, имеющей направляю- 4О щие поверхности, обеспечивается поступательная равномерная подача стола

2 в направлении оси О<-О с помощью например, гидропривода.

Узел привода вращения поршня установлен на столе станка и состоит из корпуса 3, установленного в нем г подшипниках качения шпинделя 4 с и .троном 5 для закрепления поршня 6.

При закреплении поршня в патроне ось поршня совпадает с осью шпинделя 4 (в дальнейшем ось О -О называется осью вращения поршня). На шпин- деле 4 установлено и закреплено зубчатое колеса 7, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 8, закрепленным на валу 9, также установленном на подшипниках качения в корпусе 3„ Передаточное отношение зубчатых колес 8 и 7 равно 1:1. Корпус 3 установлен по тщательно приг- 6О

H-..нным поверхностям Ласточкина х хвоста, что дает возможность при настройке смещать корпус 3, а следовательно, и ось вращения поршня 02—

0, в горизонтальной плоскости с помощью винтовой ары, винт 10 которой установлен в корпусе 3, а гайка крепится к каретке 11. Каретка 11 закреплена на плите 12, нижняя плос- . кость которой наклонна и установлена на наклонной плоскости плиты 13.Это позволяет с помощью винтовой пары, винт 14 которой установлен в плите

12 параллельно наклонной плоскости, а гайка 15 закреплена на наклонной плоскости плиты 13, перемещать при настройке ось поршня 0 -0 в верти- . кальной плоскости параллельно самой себе. Кроме того, каретка ll поворачивается вокруг пальца 16, закрепленного на плите 12, изменяя угловое положение оси поршня О -02 в горизонтальной плоскости относительно направ ления подчи стола по оси 0 -01 на угол Я . Плита 13 осью 17 шарнирно связана с плитой 18, закрепленной на столе станка, и цилиндрической опорой

19 .прижимается к шлифованному уступу плиты 18, образуя синусный стол, позволяющий изменять угловое положение плиты 13, а следовательно, и оси порш. ня О>-О в вертикальной плоскости относительно направления подачи стола

0 -01 с помощью мерных плиток .

Инструментальный узел содержит корпус 20, в котором на подшипниках качения установлен полый шпиндель 21 с осью вращения 0 -03, несущий реэцедержавки 22 и 23 с резцами 24 и 25, Резцедержавки 22 и 23 установлены в шпинделе 21 на шариковых опорах и связаны через тяги 26 и 27 с помощью пружин 28 с копиром ?9 продольного профиля, Инструментальный узел жестко закреплен на плите 30, расположенной на мостике 31, и имеет возможность изменять положение оси вращения шпинделя О> -О на угол (путем поворота вокруг пальца 32, установленного на мостике.

Синхронизация поступательного движения стола станка и Koïèðà осущеcTвляется с помощью реечно-шестеренчатого устройства, состоящего из жестко укрепленного на -станинi-иеряуса -33„в кo"" тором смонтирован на подшипниках качения вал 34, несущий на себе жестко закрепленную шестерню -35, электромагнитную муфту 36 с шестерней 37.

Зубчатая рейка 38, находящаяся в за-цеплении с шестерней 37, закреплена со столом, при перемещении которого происходит вращение шестерни. 37.

Шестерня 35 через паразитную шестерню 39 связана с зубчатой рейкой

40, закрепленной на каретке 41, перемещающейся по направляющим скалкам

42. Направляющие скалки расположены в корпусе 43, жестко связанном с поворотной плитой 30. В каретке 41 выполнен цилиндр, обеспечивающий перемещение поршня 44, в котором на подшипниках качения установлена тяга

334760

45, шарнирно связанная с копиром 29.

Регулировка хода поршня 44 осуществляется гайкой 46 . Шестерня 39 обес печивает связь шестерни 35 с зубчатой рейкой 40 при изменении положения оси

0 -О шпинделя 21 на соответстнующий угол (у . Вращение шпинделя 21 передается от мотора через клиноременную передачу и шкив 47. Шпиндель 4 через зубчатое зацепление шестерен 48 и 49, нал 50 и карданную передачу, состоящую.из карданов 51 и 52, вал 9 и шестерни 8 и 7, получает нращение в ту же сторону, что и шпиндель 21, но с угловой скоростью, в два раза меньшей за счет того, что передаточное 15 отношение шестерен 48 и 49 равно 1:2.

Для придания требуемой формы юбке поршня б последний зажимается в патроне. Базирование поршней в зависимости от конструкции может производиться 2() не только по головке, но и по базовому пояску раскрытого торца.

При включении станка гидросистема позволяет быстро поднести стол с узлом привода вращения. поршня 6 к 25 резцовой голонке, после чего происходит рабочее перемещение стола с требуемой подачей н направлении оси Π—

О . Одновременно с включением рабочего перемещения стола вращение от мотора передается через клиноременную передачу и шкив шпинделю 21 и через шестерни 48 и 49, нал 50, кадранную передачу 51 и 52, вал 9 и шестерни 8 и 7 t>ïèíäeëD> 4. Так как передаточное отношение шестерен 48 и 49 равно 1: 2, Ç5 шпиндель 21 вращается с угловой скоростью 2у(: синхронно и синфазно со шпинделем 4„ угловая скорость которого 4>t. Синхронизация поступательного движения стола и копира осуществля 4() ется реечно-шестеренчатым устройством, электромагнитная муфта которого включается одновременно с включением рабочего перемещения стола. При включенной электромагнитной муфте поступательное движение стола через зубчатую рейку 38, шестерню 37, вал 34, шестерни 35 и 39 передается зубчатой рейке 40, жестко связанной с кареткой

41. Последняя перемещается со скоростью, ранной скорости рабочего движения стола в противоположном направлении, Поршень 44 находится в переднем положении (см. фиг. 2) в цилинде движущейся каретки 41 и сообщает через тягу 45 поступательное движение вращающемуся вместе со шпинделем 21 копиру 29. Копир имеет дне копирные поверхности, В положении, показанном на фиг. 2, с одной из копирных понерх. ностей контактирует. тяга 26, что со- о0 ответствует рабочему положению резцедержавки 22. В этот момент тяга

27 контактирует с цилиндрической поверхностью копира, что соответствует нерабочему положению резцедержавки 23 65 При осевом перемещении копира резец

24 резцедержанки 22, находящийся в рабочем положении, перемещается по закону, заданному копирной поверхностью, в то время как резец 25 остается в неподвижном положении и отведен от обрабатываемой поверхности, так как тяга 27 резцедержавки 23, в которой он установлен, соприкасается с цилиндрической поверхностью копира, С помощью коПира получают любой продольный профиль поршня б (Kонусный, бочкообразный и т.п.), так как копирование происходит при небольших скоростях, равным скорости рабочей подачи стола и изготовление копиров продольного профиля не затруднено.

В конце хода стола к инструментальному узлу, т.е. после предварительной обточки юбки поршня резцедержавкой 22 с резцом 24, происходит смена положений резцедержавок 22 и 23 по автоматическому циклу за счет перемещения поршня 44 в цилиндре каретки

41 в крайнее заднее положение. Ход поршня 44 на 5-7 мм больше длины обрабатываемой поверхности изделия, и резцедержавка 22 с резцом 24 отводится от обрабатываемой поверхности, занимая нерабочее положение, а реэцедержавка 23 с алмазным резцом 25 для окончательной обточки посредством тяги 27 и пружины 28 занимает рабочее положение.

При движении стола н обратном направлении (от инструментального узла) с заданной подачей каретка 41 с поршнем 44 находятся в крайнем заднем положении, а копир перемещается и перемещает резцедержавку 23 с резцом 25 по заданному закону. После окончательной обточки юбки поршня б резцом 25 вращение шпинделей 21 и 4 с последующим торможением прекращает-.. ся, и происходит смена положений резцедер>кавок 22 и 23 и перемещение поршня 44 в цилиндре каретки 41 н исходное переднее положение, При этом ныключается электроМагнитная муфта, прекращается перемещение каретки 4 1, и стол быстро отводится в исходное положение.

После смены обрабатываемого изделия цикл работы повторяется.

Различные профили юбки поршня (пос тоянные и переменные получаются при определенной настройке станка. Постоянные по длине юбки профиля поршней получаются при угле поворота оси

02-О вращения изделия относительно направления оси О -О подачи стола, равном О (= Оо) как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях).

При вращении поршня 6 с угловой ско= ростью vt относительно оси 0 -0, кот< рая при обработке постоянных по длине изделия профилей совпадает с осью

0 -0, и резцов 24 — 25 с угловой ско334760 ростью 2at и радиусом Я! относитель.

Но оси 0 -0 получается окружность с радиусом 0, (кривая А на фиг. 7).

Причем точка О> пересечения оси О

0 с плоскостью, проходящей через

3 верины резцов перпенд кулярно к оси 5

0 -О, принадлежит и оси О -О . Это достигается установкой плитй 30 с закрепленным на ней инструментальным узлом, а следовательно, и оси 03-03 параллельно направлению подачи О -О ! стола и последующей корректировк ой положения оси 02-О поршня в вертикальной плоскости винта 14 и гайки

15 и н горизонтальной плоскости винта 10, Устанавливая ось О -О поршня 15 параллельно оси О -0 и соответственно параллельно оси 0,-0„, но смещая ее на величину g винта 10 (см. фиг, 4) н поперечном сечении юбки поршня, получаем эллипс с малой полуосью, рав ной !2 - 0<, и большой полуосью равной б! + t< (кривая Б на фиг, 7.) .

Для получения кривой охватывающей эллипе с полуосями 0„- Е и Р 2 и проходящей через точки большой ВВ и малой ГГ осей его (кривая D на фиг, 7), т.е. изменяющей кривизну профи,ля в каждой четверти, необходимо кроме параллельного смещения осей О -02 и 03-03 Г разнернуть ось 03-03 на угол в горизонтальной плоскости так, чтобы ось разворота вокруг пальца 32 проходила через точку 0 пересечения оси 0 -О и плоскости, проходящей через вершины резцов перпендикулярно к оси 03-03, и находилась на расстоя-З5 нии 1 от оси О -О вращения поршня.

При развороте инструментального узла на угол f траектория движения резца н плоскости, перпендикулярной оси

0 -О, описывается эллипсом (см. фиг, 40

5) . Таким образом, эллипс (кривая "Б на фиг. 7), получаемый за счет параллельного смещения осей О -О и 03О, корректируется н каждой четвертй движением резцов по эллипсу, определяемомуу разворотом оси ин струментального узла, В зависимости от угла разворота (y инструментального узла пол;-чается различная кривизна сечения к бки поршня, причем в данном случае радиус вращения резцов относительно

so ! оси 01 -О должен быть 1,/ .Ональ- . ! соэ су ные кривые, охватываемые эллипсом (кривая Е на фиг. 7), могут быть получены, если проекция траектории движения резца (н плоскости, перпен-, PQii(yлЯрнои DcH 02 О ) Описывается эл" липсом, показанным HB фиг. 6. Это достигается раэ воротом ин струмен таль- ного узла на угол су в гориэонатлъной 60 плоскости . Причем радиус вращения реэ

Цон oTHocHTcJIHHo Оси О -О в данном случае должен быть P!i, а ось 0 -О перемещается в вертикальной плоскости (н плоскости, перпендикулярной 65 плоскости разворота инструментального узла) винта 14 и гайки 15 на величину относительно точки 09 пере,сеченчя оси 0 -0 и плоскости, про-1 ходящей через вершины резцов перпендикулярно оси 0 -0> .

При смещении оси Oz-О на рас

/ стояние 2< по отношению к точке Оу под определенным острым углом к плоскости разворота инструментального узла могут быть получены и несимметричные кривые. Хотя несимметричные кривые в практике обработки поршней не встречаются, но в связи с тем, что износ поршней более интенсивен с одной стороны, возможно подобные кривые и будут рациональны. Расчетная величина угла.(y разворота инструментального узла при обработке поршней различных двигателей колеблется от 0 о г до 3 30 . Радиус вращения У! резцов выбнрается в зависимости от диаметра поршня и в зависимости от типоразмера может находиться в пределах

20-75 мм, а смещение осей Г - в пределах 0,03 -0,5 мм, На предложенном станке могут быть обработаны поверхности поршней с перемещенными по длине изделия поперечными сечениями . Переменные сечения характеризуются тем, что большая ВВ и малая ГГ оси (см. фиг. 8) овальных кривых изменяются по всей длине L обрабатываемой поверхности поршня. Обработка поршней с переменным поперечным профилем на предлагаемом станке осуществляется при определенном угле поворота Я в верти— калькой или горизонтальной плоскости оси О -OZ вращения поршня относительно оси О!-О, направления подачи стола, При движении стола н направлении оси О!-0< с осью 0 -0, развернутой на угол h происходит изменение величины смещения Я осей относительно

J точки О> по длине изделия. Величина смещения I?Z асей может увеличиваться или уменьшаться--на саатнятствуюшее приращение L tg h (где L - длина об" работки) в зависимости от того, в какую сторону развернута на угол !! ось

OZ-0 вращения поршня. Увеличение смещения 0 осей происходит в том случае, когда при перемещении детали относительно точки 0 ближе к последней располагается сторона угла Я, образованная осью 0(-0!, При обратном расположении сторон угла Я, т.е. когда ближе к точке О>, располагается ось 0 -0Z, происходит уменьшение смещения 8Z осей. В наладке (cM. фиг.2) при движении стола к резцовой головке происходит увеличение смещения

Р< осей, и на длине L обработки при постоянном радиусе:Pq вращения резцов большая полуось возрастает на ве334760

Þ 28 21 2726 26 И личину L.tg 3 а малая полуось на такую же уменьшается (см. фиг. 8)

Следовательно, при отключенном копире продольного профиля в плоскости проходящей через большие оси поперечных сечений образующая M прямолинейная и

Конусная с большим основанием В< В<, Поскольку размер максимального диамет ра поперечного сечения юбки поршня у канавки под маслосъемное кольцо (сечение В, В< на фиг, 8) должен быть 10

)ианьше, чем у раскрытого торца, т.е

ВВ ) В<В,, для получения эквидистант ного профиля с меньшей большой осью необходимо учитывать угол при профилировании продольного профиля на 15 копире. Изменяя копиром при синхронном его перемещении с поршнем радиус вращения 2< резцов по длине обработки L, можно получить конусный продольный профиль (образующая Ъ на фиг ° ()

8) с большим основанием ВВ или бочкообразный (образующая Н на фиг. 8).

Такие формы наиболее характерны для поршней с переменным профилем. При уменьшении величины смещения 32 осей по длине L обработки на соответствующее значение L-tgg происходит уменьшение большой полуоси и увеличение малой полуоси поперечного сечения.

Кривые поперечных сечений поршней, переменные по длине, эллиптические, охватывающие эллипс и охватываемые эллипсом, получаются при настройках, аналогичных получению постоянных по длине изделия сечений с той разницей, что ось 02 -02 развернута на требуемыйз5 угол 3, Переменная по длине иэделия пологая или вытягутая эллиптическая кривая получается при угле поворота инструментального узла < = 0 и смещении развернутой на требуемый угол в 40 горизонтальной плоскости (плоскости разворота инструментального узла) оси 02-02 вращения поршня на величину

Р2 отйосйтельно точки 03 (кривая Б на фиг ° 8) . Но в этом случае происходит образование дополнительного эллипса в плоскости нормального попереч1 ного сечения поршня за счет сечения цилиндра наклонной плоскостью и ево наложение на эллиптическую кривую, полученную смещением осей шпинделей.

Но поскольку величина угла Я колеблет. ся в пределеах 6 — 30, то наложение эллипса, получаемого з а счет сечения цили ндра наклонной плоск ост ью, можно не учитывать. Получение переменных по длине изделия кривых, охватывающих эллипс, достигается разворотом оси 0 -О на определенный угол

3 (0 и смещением на угол Я оси 02—

О в горизонтальной плоскости — плос—

2 кости разворота инструментального узла на величину Х2 относительно точки 03 (кривая D< на фиг. 8), Разворот на угол Я оси 02-02 вращения поршня также происходится в горизонтальной плоскости при помощи каретки углового поворота 11 вокруг пальца 16 °

При смещении, развернутом на угол A оси О -02 вращения поршня на величи2

I ну Х2 относительно точки 0 в вертикальной плоскости перпендикулярной плоскости разворота инструментального узла и угле разворота оси 03-О g 4 0 получают переменные поперечные сечения, охватываемые эллипсом (кривая Е на фиг. 8) . Причем в этом случае разворот оси 02-02 вращения поршня на угол jl производится в вертикальной плоскости вокруг оси 17 при помощи мерных плиток, При развороте оси 02-07 на угол 9 одновременно в двух плоскостях обеспечивается получение переменных несимметричных кривых со скручиванием их по длине °

334760

Корректор И.Эрдейи

Заказ . 3866/1 Тираж 1037 Под пи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д, 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4

Редактор Л . Утехин а Техред М. Тепер

51

Я!