Универсальное устройство с однокоординатным числовым программным управлением для обработки сферических и плоских матриц и пуансонов с некруглой в плане боковой конической поверхностью

 

О П И С А Н И Е (п)659293

ИЗОБРЕТЕНИ Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (51) N Кл.2

В 23С 3/20 (22) Заявлено 07.02.77 (21) 2450587/25-08 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (53) УДК 621.914.7 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Автор изобретения

3. Б. Гуревич (71) Заявитель (54) УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

С ОДНОКООРДИНАТНЪ|М ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СФЕРИЧЕСКИХ

И ПЛОСКИХ МАТРИЦ И ПУАНСОНОВ С НЕКРУГЛОЙ

В ПЛАНЕ БОКОВОЙ КОНИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано для обработки матриц и,пуансонов.

Известны устройства |подобного назначения, устанавливаемые на станках с по- 5 мощью переходной плиты, смонтированной с возможностью поворота на 180 (1).

Устройство включает кулису, несущую шпиндель с валом инструмента, выполненную бесшарнирной и имеющую разномодульные шестерни с одинаковым числом зубьев, связанные с разномодульными концентрично установленными рейками. Имеется привод перемещения кулисы и механизм образования некруглой в плане формы поверхности матриц и пуансонов.

Шпиндель с валом инструмента установлен с возможностью перестановки относительно шестерен. Рейки вы полнены коническими.

Образование некруглой в плане формы поверхности обрабатываемых матриц и пуансонов является результатом двух движений: непрерывного одностороннего вращения заготовки и прерывистого реверсивного движения кулисы с инструментом, производимого приводом перемещения кулисы и вызываемого им действия двух противонаправленных сил: упругих сил пневмосистемы — через, поршень и копир боковой поверхности — через контактирующий с ним ролик, свободно посаженный на вал с инструментом.

К недостаткам этих устройств следует отнести: — ограничение диапазона обрабатываемых профилей матриц и пуансонов, охватывающего лишь сферические профили; — трудность изготовления конических реек из-за отсутствия в настоящее время зуборезных станков для нарезания конических реек с большой длиной образующих конусов при больших радиусах сферы обрабатываемых пресс-форм, особенно возрастающих прп обработке пуансонов; — низкая производительность обработки пресс-формы, обусловленная ограниченной скоростью вращения заготовок из-за отсутствия жестких связей между копиром и пневмосистемой, действующих на перемещение кулисы, а также значительным вспомогательным временем, вследствие многократно повторяющегося за каждый поворот заготовки холостого хода инструмента при обработке с помощью копирного приспособления.

С целью расширения технологических возможностей устройства путем обработки

659293 плоских поверхностей, увеличения лроизводительности, жесткости устройства и упрощения его конструкции, оно снабжено несущей рейки и кулису, установленной параллельно переходной .плите и связанной с ней промежуточной плитой. Связь между вышеуказанными плитами выполнена в ви,Ie расположенных перпендикулярно к оси шпинделя прямолинейных направляющих и винтовой пары, винт которой смонтирован параллельно направляющим на,переходной, а гайка на промежуточной,плите, снабженной расположенным параллельно направляющим червяком, связанным с установленным концентрично с рейками червячным сектором, которым снабжена кулиса. Разномодульные рейки и предусмотренные в количестве двух пар сцепленные с ними шестерни выполнены цилиндрическими с отношением модулей, равным отношению сходящихся в центре обрабатываемой сферы радиусов начальных окружностей разномодульных реек и шестерен, оси каждой оппозитной пары которых связаны между собой, Связь между осями выполнена в виде двух пар конических шестерен, укрепленных одни на оси цилиндрических шестерен, а другие на концах двух промежуточных валиков, которыми снабжена кулиса и которые расположены параллельно прямым, соединяющим центры оплозитных разномодульных шестерен.

Система однокоординатного числового программного управления выполнена в виде установленного на переходной плите шагового электродвигателя с тидроусилителем и дифференциала, включающего установленные с возможностью торможения звенья, водило которого через передачу соединено с выходным валом гидроусилителя, входное солнечное колесо соединено с одной из настраиваемых кинематических цепей станка, а выходное солнечное колесо установлено с возможностью соединения с червяком .при обработке сферических матриц и пуансонов и с винтом при обработке плоских.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — фронтальная проекция устройства при обработке сферических матриц; на фиг. 3 — то же, при обработке сферических пуансонов; на фиг, 4 — то же, при обработке плоских матриц; на фиг.5— кинематическая схема устройства, разъясняющая работу реек и шестерен; на фиг.6— разрез A — А на фиг. 3; на фиг. 7 — разрез

Б — Б на фиг. 3; на фиг. 8 — траектория снятия стружки со сферических матриц; на фиг. 9 — то же с плоских матриц.

На каретке 1 суппорта зубофрезерного станка установлена:переходная плита 2, связанная с помощью горизонтальных направляющих 3 типа «ласточкина хвоста» с

55 б0 б5 промежуточной плитой 4, несущей две разнесенные, концентрично установленные, разномодульные с одинаковым числом зубцов рейки 5, 6, горизонтальный вал 7 с червяком 8 и бесшарнирную кулису 9. На кулисс смонтированы две пары разномодульных с одинаковым числом зубцов сцепляемых с рейками 5, 6 шестерен 10, 11, выполненных, как и рейки, цилиндрическими с отношением модулей, р авным отношению сходящихся в центре обрабатываемой сферы радиусов начальных окружностей реек

5, 6. Оси каждой пары оппозитных шестерен 10, 11 расположены на прямых, совпадающих с радиусами начальных окружностей реек 5, 6 и соединены между собой двумя ларами одинаковых конических шестерен 12. Одна пара выполнена за одно целое с шестернями 10, 11, другая связана через валики 13 и кронштейны 14 с кулисой 9. Оси валиков 13расположены параллельно прямым, соединяющим центры шестерен 10, 11, что обеспечивает оппозитным шестерням синхронность качения по рейкам и получение правильной геометрической формы сферической поверхности купола вращающихся заготовок матриц и пуансонов. Кулиса 9 снабжена установленным концентрично рейкам 5, 6 промежуточной плиты 4 червячным сектором 15, сцепленным с червяком 8, а также смонтированным на ней шпинделем 16, выполненным установочно-переставным относительно шестерен 10, 11 и сочлененным с установленной на промежуточной плите 4 специальной муфтой 17, входной вал 18 которой связан с одной из настраиваемых кинематических цепей зубофрезерного станка.

Некруглые в плане поверхности — боковая коническая и купол, выполнены с помощью привода перемещения кулисы 9, включающего шаговый электродвигатель 19 с гидроусилителем 20 и дифференциал с притормаживаемыми звеньями, установленные на переходной плите 2. Водило 21 дифференциала через передачу соединено с выходным валом 22 гидроусилителя 20, входное солнечное колесо 23 через передачу соединено с одной из настраиваемых кинематических цепей станка, выходное солнечное колесо 24 соединяется с червяком 8 при обработке сферических матриц 25 и пуансонов 26. Для привода промежуточной плиты 4 предусмотрена винтовая передача.

Винт 27 этой передачи смонтирован на лереходной плите 2, а сцепленная с ним гайка 28 укреплена на промежуточной плите

4. При обработке плоских, например, матриц 29 с выходным солнечным колесом 24 соединяется винт 27, при этом кулиса 9 укрепляется на промежуточной плите неподвижно. Шаговый двигатель управляется командными импульсами, поступающими от командоаппарата 30, установленного на станке и кинематически связанного с при659293

15

Sð р

S„„

З0

55 б0

65 водом стола с установленной на нем заготовкой.

Высокая производительность обработки достигается путем непрерывности снятия стружки с рабочих поверхностей вращающихся заготовок и взаимодействия с движением инструмента, приводящим к снятию стружки по некруглым в плане опиралям. На фиг. 1 показана спипаль при обработке сферических матриц 25, а на фиг. 9— спираль при обработке плоски матриц 29.

Кулиса 9, выполненная в виде каретки, установлена на промежуточной плите 4 и контактирует с ней по двум цилиндрическим поверхностям В и Г (см. фиг. 5 и 7).

Поверхность Г регулируется с помощью вкладь па 31 и винтов 32 с контргайками

33. Контакт кулисы 9 с опорной поверхностью В плиты 4, создаваемый действием осевого усилия Т на инструмент 34 со стороны заготовки при обработке, обеспечивает правильность геометрической формы сферической поверхности обработанной заготовки вследствие концентричности ее меридионального сечения с цилиндрической поверхностью В плиты и кулисы и одновременно обеспечивает правильность зубчатых (червячного и реечного) зацеплений. Каждая из двух кинематических цепей, включающая две оппозитные разномодульные шестерни 10, 11, сцепленные с рейками 5, 6, две пары конических шестерен 12 вместе с кулисой 9 и валиком 13, в каждый момент времени при перемещении кулисы образуют единое «жесткое» плечо, расположенное вдоль нормали U, Р,, Р, к обрабатываемой сфере, образованию которого способствует кинематическая связь осей шестерен 10, 11 с помощью конических пар 12, вызывающая фазовую синхронность и равенство угловых поворотов шестерен 10, 11.

Здесь Ц вЂ” центр обрабатываемой сферы, а Р, и P — полюса зацеплений шестерен

10, 11 с рейками 5, 6.

Кулиса перемещается под действием создаваемой червячной парой 8, 15 силы Q, вызывающей в полюсах Р, и Р, зацепления реек 5, 6 и шестерен 10, 11 со стороны последних на рейки силы д и gn давления и противонаправленные со стороны реек реактивные силы Я, и R,. Эти силы обеспечивают строгое перемещение кулисы без каких-либо перекосов, создавая плавность ее псрсме цения и получение высококачественной сферической поверхности.

В описываемом устройстве скорость вращения заготовки допускается чо 10—

15 об/мин при обработке боковой конической поверхности и до 30 об/мин при обработке купола.

Устройство работает следующим образом.

Перемещением инструментального шпинделя 16 производят настройку на обработку купола с заданным радиусом сферы, отсчитываемым от центра до торца инструмента.

Настраивают три кинематическпе цепи зубофрезерного станка, связываемые с устройством: первая — привода фрезы K входному валу 18 муфты 17: вторая — одна пз пепей станка, подводимая к входному со,7печному колесу 23 дифференциала, осуществляющая равномерную часть радиальной подачи — S,; третья — цепь привода каретки 1 станка с установленным на ней устройством, осуществляющая его осевую подачу Яп.

Подачи устанавливают исходя пз соотношения где с — угол наклона боковой конической поверхности. Водило 21 дифференциала осуществляет программоуправляемую часть радиальной подачи S„.

Радиальные составляющие SI, è Я„суммируются на выходном солнечном колесе

24 дифференпиала и осуществляют суммарную радиальную подачу S„=S„+S„ которую подают через червячную передачу на кулису 9 при обработке сферических и через винтовую передачу на промежуточную плиту 4 при обработке плоских матриц и пуансонов. Обработку галтели, связывающей боковую .поверхность с куполом, ведут при приторможенном входном солнечном колесе 23 и расторможснном водиле

21. Обработку купола ведут при расторможенных звеньях дифференциала, осуществляющих суммарную подачу S„êîòîðàÿ приводит к съему стружки по некруглым в плане спиралям. Когда последний виток этой спира,пи впишется в круг, касательный к длинным сторонам заготовки, дальнейшую обработку ведут по круговым спиралям (как на токарном станке), получаемым прп заторможенном водиле 21 и расторможенном входном солнечном колесе

23. Обработку боковой конической поверхности ведут при расторможенном дифференциале, осуществляющем подачу S,=

=Sð+S, одновременно с осевой подачей

5п каретки 1 с устройством.

Формула изобретения

1. Универса.пьное устройство с однокоординатным числовым программным управлением для обработки сферических и плоских матриц и пуансонов с некруглой в плане боковой конической поверхностью, смонтированное, например, на каретке суппорта зубофрезерного станка с помощью переходной плиты, установленной с возможностью поворота на 180, включающее кулису, несущую шпиндель с валом инструмента, выполненную бесшарнирной и имеющую разномодульные шестерни с одина659293

17 ковым числом зубьев, связанные с двумя разномодульными концентрично установленными рейками, привод, перемещения «улисы и механизм образования некруглой в плане формы поверхности матриц и пуансонов, причем шпиндель с валом инструмента установлен с возможностью перестановки относительно шестерен, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства путем обработки плоских профилей, увеличения производительности, жесткости устройства и упрощения его конструкции, оно снабжено несущей рейки и кулису, установленной параллельно переходной плите и связанной с ней промежуточной плитой, причем связь между вышеуказанными плитами выполнена в виде расположенных перепендикулярно к оси шпинделя прямолинейных направляющих и винтовой пары, винт которой смонтирован параллельнонаправляющим на переходной, а гайка на промежуточной плите, которая снабжена расположенным параллельно направляющим червяком, связанным с установленным концентрично с рейками червячным сектором, которым снабжена кулиса, при этом разномодульные рейки и предусмотренные в количестве двух пар сцепленные с ними шестерни выполнены цилиндрическими с отношением модулей, равным отношению сходящихся в центре обрабатываемой сферы радиусов начальных окружностей разномодульных реек и шестерен, оси каждой оппозитной пары которых связаны между собой.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я

5 тем, что связь между осями каждой оппозитной пары выполнена в виде двух пар конических шестерен, укрепленных одни на оси цилиндрических шестерен, а другие на концах двух промежуточных валиков, ко10 торыми снабжена кулиса и которые расположены параллельно прямым, соединяющим центры оппозитных разномодульных шестерен.

3. Устройство по п п. 1 — 2, о тл и ч а ю15 щ е е с я тем, что система однокоординатного числового программного управления выполнена в виде установленного на переходной плите шагового электродвигателя с гидроусилителем и дифференциала, вклю20 чающего установленные с возможностью торможения звенья, водило которого через передачу соединено с выходным валом гидроусилителя, входное солнечное колесо соединено с одной из настраиваемых кинема25 тических цепей станка, а выходное солнечное колесо установлено с возможностью соединения с червяком при обработке сферических матриц и пуансонов и с винтом при обработке плоских.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 386712, кл. В 23В 5/40, 1968.

659293

12

12

7/7

73

72

/77(/2 q

Рие 8

Составитель М. Кольбич

Редактор Т. Морозова Техред А. Камышникова Корректор P. Беркович

Заказ 678/7 Изд. № 78 Тираж 1221 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2