Гидростатические направляющие металлорежущего станка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >982867 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.06.81 (21) 3297247/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. з

В 23 Q 1/02

Геоударственнык комнтет

СССР (53) УДК 621.941-229 (088.8) Опубликовано 23.12.82. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 28.12.82 ло делам нэооретеннй н открытий

С. Н. Аграновский, Г. В. Гаврилова и Б. С. Шейнин (72) Авторы изобретения

Особое конструкторское бюро станкостроения (71) Заявитель (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ

МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в металлорежущих станках, имеющих гидростатические направляющие.

Известна гидростатическая опора металлорежущего станка, содержащая включенные. последовательно между смазочной канавкой гидростатической опоры и источником питания дроссель настройки и управляемый ступенчатый дроссель. К источнику питания подключено реле давления. Гидростатическая опора оснащена управляющим устройством, содержащим дополнительное реле давления и ступенчатый золотник, имеющий одинаковое с управляемым дросселем число ступеней.

Торцовые камеры ступеней золотника расположены в той же последовательности, что и торцовые камеры управляемого ступенчатого дросселя. Диаметры ступеней золотника, примыкающие к торцовым камерам, соответственно пропорциональны диаметрам ступеней управляемого дросселя, примыкающих-к его торцовым камерам.

Все торцовые камеры золотника соединены с торцовыми камерами управляемого дросселя, расположенными в той же последовательности. При этом с источником питания связана торцовая камера, примыкающая к концевой распределительной ступени золотника. В противоположных торцовых камерах золотника установлены пружины, упирающиеся в корпус, а золотник гидролинией связан с реле давления.

В такой конструкции при нарушении стабильности смазочного слоя в опоре, вызванного, например, засорением или заеданием управляемого дросселя, повреждением в гидролиниях и т. д., обеспечивается аварийный останов привода станка 11).

Однако такое техническое решение пригодно для односторонних гидростатических опор направляющих и не может быть использовано для .двусторонних гидростатических направляющих, так как управление последними осуществляется регуляторами, связанными между собою попарно гидравлическими связями.

Известны двусторбнние гидростатические направляющие металлорежущего станка, содержащие базовые и противоположно им расположенные замыкающие гидростат ические опоры, состоящие из плунжеров, взаимодействующих торцовыми

982867 поверхностями с плавающей планкой, и камеры, примыкающей к противоположным торцам плунжеров, а также дроссели настройки, соединенные с источником питания и замыкающей опорой, реле давления и двухступенчатым золотником. Золотник установлен в автономном корпусе с зазором между двумя подпружиненными шайбами, упирающимися в корпус. При этом большая торцовая, средняя и меньшая торцовая камеры соединены гидролиниями соответственно с выходом первого дросселя настройки, выходом второго управляемого дросселя и источником питания. Отношение поперечных сечений плунжеров замыкаюшей опоры к эффективной площади этой опоры равно отношению площади поперечного сечения концевой дросселирующей ступени первого управляемого дросселя к площади поперечного сечения средней ступени первого управляемого дросселя, а также отношениям площадей поперечных сечений концевой наддросселирующей ступени и средней ступени первого управляемого дросселя, концевой дросселируюшей ступени и концевой недросселирующей ступеней второго управляемого дросселя, меньшей и большей ступеней золотника и на единицу меньше отношения плошадей поперечных сечений средней и концевой недросселирующей ступеней второго управляемого дросселя.

Опоры гидростатических направляющих оснащены регуляторами, каждый из которых имеет соединенные между собой дроссель настройки и управляемый трехступенчатый дроссель с контролирующим устройством, имеющим реле давления, и подключенные к нему ступенчатые золотники (2).

Недостатком данного устройства является то, что в случае его использования (без регулятора замыкающей опоры) в односторонней гидростатической опоре необходимо заменить имеющееся контролирующее устройство на контролирующее устройство, выполненное по другой гидравлической схеме.

Целью изобретения является упрощение конструкции и унификация за счет сокращения номенклатуры аппаратов управления.

Указанная цель достигается тем, что один из золотников контролирующего устройства выполнен трехступенчатым, при этом площадь поперечного сечения средней ступени больше площадей поперечного сечения крайних — гладкой и распределительной ступеней. Контролирующее устройство и регуляторы выполнены в отдельных корпусах и размещены на коммутирующей гидропанели, соединенной гидролиниями с гидростатическими опорами и источником питания.

Посредством коммутируюшей гидропанели все камеры управляемого трехступен5 о

25 зо

4О

55 чатого дросселя каждого регулятора односторонних гидростатических опор, образующих гидростатические направляющие, соединены соответственно со всеми камерами золотника контролирующего устройства, расположенными в той же последовательности, а концевая камера, примыкающая к распределительной ступени золотника, соединена с источником питания.

Посредством коммутирующей гидропанели концевая камера контролирующего устройства, примыкающая к торцу распределительной ступени золотника, соединена с источником питания, а соседная с ней промежуточная камера — с входом в дроссель настройки регулятора замыкающей опоры двусторонних опор, образуюших гидростатические направляющие металлорежушего станка, а противоположная концевая камера, примыкаюшая к торцу ступени трехступенчатого золотника, и прилегающая к ней промежуточная камера — с входом дросселя настройки регулятора базовой опоры.

На фиг. 1 приведены гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные двусторонними опорами; на фиг. 2 — контролирующее устройство; на фиг. 3 — гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные односторонними опорами; на фиг. 4— блок управляющих устройств, общий вид;

Гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные двусторонними, базовой и замыкающей, гидростатическими опорами содержат параллельные направляющие поверхности 1 и 2 на неподвижном узле 3, например станине. Перемещаемый узел 4, например суппорт металлорежушего станка, расположен на неподвижном узле 3. На перемешаемом узле 4 имеются поверхности 5 и 6, контактирующие через смазочные слои толщиной h и Ь с направляющими поверхностями 1 и 2 неподвижного узла. На поверхности 5 имеется смазочная канавка 7, соединенная гидролинией 8 с управляющим устройством. Совокупность поверхности со смазочной канавкой 7 является базовой опорой.

На поверхности 6 выполнена смазочная канавка 9, соединенная гидролинией 10 с управляющим устройством. Совокупность поверхности 6 со смазочной канавкой 9 является замыкающей опорой.

Поверхность 6 выполнена на компенсационной планке 11. Кроме компенсационной планки конструкция содержит также замыкающую планку 12.

В расточках на торцах плунжеров 13 образуется камера 14, связанная с управляющим устройством гидролинией 15.

Управляюшее устройство состоит из двух регуляторов-регулятора базовой опоры и регулятора замыкающей опоры.

982867

Регулятор базовой опоры состоит из дросселя настройки 16 и управляемого дросселя, содержащего три ступени 17 — 19.

На концевой ступени 17 выполнена винтовая канавка 20. Регулятор замыкающей опоры состоит из дросселя настройки 2I и управляемого дросселя, содержащего три ступени 22 — 24. На концевой ступени 24 выполнена винтовая канавка 25.

Смазочная канавка 7 базовой гидростатической опоры связана с камерами 26 и 27 и источником питания через винтовую канавку 20 управляемого дросселя регулятора базовой опоры, концевую камеру 28 и дроссель настройки 16. Смазочная канавка 9 замыкающей гидростатической опоры через дроссель настройки 21, винтовую канавку 25 управляемого дросселя регулятора замыкающей опоры и концевую камеру 29 связана с источником питания.

Концевая камера 30 также связана с источником питания, камеры 31 и 32 — со сливом.

Камера 14 связана с гидролинией, соединяющей управляемый дроссель регулятора замыкающей опоры с дросселем настройки 21. Камера 33 обратной связи управляемого дросселя регулятора замыкающей опоры также связана с гидролинией, соединяющей управляемый дроссель регулятора базовой опоры с дросселем настройки 21.

Ступенчатый золотник контролирующего устройства расположен в отдельном корпусе

34 и содержит три ступени — 35 — 37, расположенные с некоторым зазором в осевом направлении между двумя шайбами 38 и 39, прижатыми к корпусу 34 пружинами 40 и 41. В ступени 37 выполнены осевое 42 и радиальное 43 сверления, а в корпусе 34— круговая канавка 44.

Двухпозиционный золотник 45 прижат пружиной 46 в крайнее правое положение.

Указатель 47, расположенный на конце двухпозиционного золотника 45, в этом положении утоплен в корпусе 34.

Камера 48 связана отверстием с круговой канавкой 44.

Дроссель 49 соединяет камеру 48 со сливом. Через этот дроссель осуществляется слив утечек. В корпусе 34 выполнена также круговая канавка 50, соединенная с реле давления (не показано).

Описанное .управляющее устройство сочетается с контролирующим устройством с помощью гидролиний. Гидролиниями связаны следующие камеры: 28 с 51 и 52, 14 с 53. Камеры 29, 30 и 54 соединены с источником питания.

Устройство работает следующим образом.

При изменении нагрузки происходит изменение зазора h,, что, в свою очередь, приводит к изменению давлений в камерах

На фиг. 2 обозначены давления, подводимые от управляющего к контролирующему устройству. Если управляющее устройство состоит из регулятора базовой опоры и регулятора замыкающей опоры, то подводятся давления Р*, Р* и Р„(на фиг. 2 эти обозначения заключены в скобки) .

Описанное управляющее устройство без регулятора замыкающей опоры может быть использовано для работы с односторонней гидростатической опорой. Работа регулято26 и 28, а также в камере 27. Оба управляемых дросселя перемещаются, длины их винтовых канавок, дросселирующих масло, изменяются, следовательно, изменяется и расход масла, поступающего в смазочные канавки 7 и 9. Причем это изменение расхода осуществляется по дифференциальной зависимости, т. е. при увеличении расхода масла, поступающего в смазочную канавку 9, уменьшается длина винтовой канавки и наоборот. Следовательно, давления в смазочных канавках 7 и 9 изменяются таким образом. чтобы уравновесить изменившуюся нагрузку. Так как смазочные канавки 7 и 9 связаны соответственно с камерами 28 и 33 обратной связи управляемых дросселей, 1s то перемещение этих дросселей прекращается, как только все их элементы окажутся в равновесном состоянии.

При правильном функционировании всех элементов устройства управляемые дроссели всегда находятся в равновесном состоянии. Данное состояние обеспечивается исключительно воздействием масла на торцовые поверхности их ступеней. Если же эти ступени хотя бы одного из управляемых дросселей окажутся под воздействием каких-либо дополнительных сил, например сил повышенного трения, реакции одного из жестких упоров (управляемый дроссель находится в крайнем положении) и т. п., то алгебраическая сумма сил, возникающая вследствие воздействия масла на торцовые

30 поверхности ступеней данного управляемого дросселя, не будет равна нулю, следовательно в этом случае устройство функционирует ненормально. Не будет равна нулю и алгебраическая сумма сил, возникающая от воздействия масла на торцовые поверхности ступеней 35 — 37 трехступенчатого золотника. Он отклонится от нейтрального положения в ту или другую сторону, сжимая пружину 40 или 41. Масло поступит в круговую канавку 44 и из нее в камеру 48.

Двухпозиционный золотник 45, сжимая пру40 жину 46, переместится, указатель 47 выидет наружу, указывая тем самым, что в данной гидростатической опоре или в ее управляющем устройстве возникла неисправность; камера 48 соединится с укруговой канав4 кой 50, которая связана гидролинией с реле давления. Реле давления сработает, сигнализируя тем самым о возникновении неисправности.

982867 ра базовой опоры с односторонней гидростатической опорой не отличается от e!.o работы с базовой опорой двусторонней гидростатической опоры.

Для контроля функционирования может быть использовано описанное контролирующее устройство, которое связано гидролиниями с регулятором базовой опоры.

Рассматриваемое управляющее устройстворегулятор базовой опоры сочетается с контролирующим устройством с помощью гидролиний. Гидролиниями связаны следующие

1О камеры: 55 с 5!, 56 с 52, 57 с 54. Камеры

54 и 57 связаны также с источником питания.

На фиг. 2 обозначены давления, подводимые от управляющего устройства — ре- ?5 гулятора базовой опоры к контролирующему устройству. В этом случае подводят" ()н.

Рассмотренное техническое решение позволило выполнить управляющее устройство в виде пакетов (фиг. 4), содержащих следующие модули: регулятор базовой опоры 1, контролирующее устройство 2 и регулятор заvlblKBIotl!PH опоры 3, которые устанавливаются на гидропансли 4. На фиг. 4 приведен общий вид конструкции блока управляющих устройств, состоящего из трех полных пакетов модулей и предназначенного для стабилизации смазочных слоев 13 трех двусторонних гидростатических опорах направляющих, 5 и 6 -- винты дроссслей настройки. 30

В случае использования блока для стабилизации смазочных слоев в односторонних гидростатических опорах н(!Нравляющих на гидропанели 4 должны быть установлены только регуляторы базовой опо- 35 ры 1 и контролиру!Ощие устройства 2.

Рассмотренная констру кция является универсальной. Она может быть использована для стабилизации толщины смазочного слоя в гидростатических опорах направляющих, размеры которых охватt>II>cttoT практически весь необходимый для гидростатических направляющих диапазон.

Данная конструкция позволяет значительно упростить технологию изготовления гидростатических направляющих: направляющие могут быть выполнены из чугуна, при этом опасность их задиров в случае отказа гидростатики .сводится к минимуму. Возможно, что появление этих устройств даст толчок к значительно большему распространению гидростатических направляющих

Замена направляющих качения, имек>щих стальные каленые направляющие и танкетки, на гидростатические, выполненные из чугуна и оснащенные предлагаемыми устройствами, наряду с повышением жесткости и виброустойчивости станков повысит их технологичность и снизит себестои м о ст ь.

Формула изобретения

1. Гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные гидростатическими опорами, содержащими подвижную и неподвижную части, и оснащенные регуляторами, каждый из которых имеет соединенные между собой дроссель настройки и управляемый трехступенчатый дроссель с контролирующим устройством, имеющим реле давления и подключенные к нему ступенчатые золотники, торцовые камеры которых связаны гидролиниями с торцовыми камерами ступеней управляемых ступенчать?х дросселеи рс уляторов, отличан>и(иеая тем, г?с>, с IH tt>I0 прощения и унификации ?гя?>р; вля?сн?п х зя счет сокра!

ПЕ IHЯ НОМЕН К.??ЯТ Phi (1ПП(1 РЯТОВ VII PBB. IPÍHЯ, контролирх K)I)tcc >,còðît-;ct t)0 и регуляторы выполнены в отдельных корпусах и размещены на коммутиру?ошей гидропанели, соединенной гидролиниям;1 с гидростатическими опорами и источником питания, причем один из золотников контролирую?Него устройства выполнен трехступснчатым с площадью поперечного сечения средней cTQпени больше площадей попсре??го? О сечения крайних-гладкой и распределительной.

2. Направлякнцие пс) I?. 1, с>тл!(ча>ошиеСя Т(ЕХ?, ЧТО i?OCPP. ICTI>!>. ? КОМ Xl>, Tt : ) K)III PH гидp0HH HP;IH нсс кя>?с".)Н? il13(?в,?ясх? Ого трехступенчатого ц)с>ссе.?я каждсн.о рег,ЛЯТОРЯ СОЕДИН(" НЫ СС>О ГПС ТС> t)PHHO !. 0 ВСЕЛ!И камерами золотника коптрс>лиру!он?его устройства, расположенными н той же последовательности, а концевая камера, !?римыкающая к распределительt,îé ступени золотника, соединена с исто-?ником питания.

3. Направляющие ио ii. 1 с г:!дростатическими опорами, Отличаюи1аегя тем, что посредством комм утирук>щей гидропанели концевая камера контролирующего устройства, примыкающая -к торцу распределительной ступени золотника, соединена с источником питания, соседняя с ней 1?ромежуточная камера — с входом в дроссель настройки регулятора замыкающей опоры, а противоположная концевая камера, примыкающая к торцу гладкой ступени трехступенчатого золотник:=, и itрилегающая к ней промежуто -?на я Kd хl ерш — с входол? I,p0ccpля настройки регулятора базовой опоры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

¹ 749621, кл. В 23 Q 1/02, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3007682/25-08, кл. В 23 (,) 1/02, 1980 (прототип1.

982867

Составитель Ю. Жарченков

Редактор P. Циника Техред И. Верес Корректор N. Де, чик

Заказ 9797 / (6 Тираж 750 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

l l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4