Патент на изобретение №2237565
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ УСТАНОВКИ ОПРАВКИ С ЗАГОТОВКОЙ НА ЦЕНТРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретения относятся к машиностроению, а именно к способам и устройствам для установки заготовок в центрах на круглошлифовальных и токарных станках. Способ включает введение в контакт рабочие поверхности переднего и заднего центров с центровыми отверстиями оправки и съем оправки с заготовкой с центров и со станка после окончания обработки заготовки. При этом оправку с заготовкой устанавливают на центры с зазором, превышающим по величине рабочий зазор. Для осуществления способа используют оправку с пассивными магнитами на ее концах и осевым ограничителем, электромагнитные радиальные опоры, установленные на передней и задней бабках станка, и электромагнитные осевые левую и выполненную из передней и задней половин правую опоры. Затем оправку с заготовкой поднимают в радиальном направлении по сигналам радиальных датчиков перемещений и командам системы управления электромагнитными силами, возникающими при взаимодействии пассивных магнитов оправки со статорами электромагнитных радиальных опор, до совпадения их осей симметрии с осью оправки, удерживают оправку с заготовкой в этом положении и одновременно перемещают ее в осевом направлении по сигналам осевых датчиков перемещений электромагнитными силами, которые возникают при взаимодействии осевого ограничителя оправки со статорами электромагнитных осевых левой и правой опор, до совпадения их плоскостей симметрии с удержанием оправки в этом положении. После окончания обработки оправку с заготовкой опускают на рабочие поверхности переднего и заднего центров, а перед съемом ее с центров и со станка отводят от нее переднюю и заднюю половины осевой правой опоры путем их поворота вокруг оси в радиальном направлении, а электромагнитную осевую левую опору и электромагнитные радиальные опоры – в осевом направлении, причем последние – в противоположные стороны. Для осуществления указанного поворота и возврата в рабочее положение поворотных корпусов используют фиксирующий механизм. Изобретения позволяют повысить частоту и точность вращения заготовки, что ведет к повышению производительности, расширению технологических возможностей и повышению качества обрабатываемой поверхности. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам и устройствам для установки заготовок в центрах на круглошлифовальных и токарных станках. Известны аналогичные способы установки оправки с заготовкой на центры (Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Издание 3-е, перераб. Том1. /Под ред. канд. техн. наук А.Г. Косиловой и Р.Х. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1972, с.203, рис.6.; Станочные приспособления. Справочник. В 2-х т. Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (п/ред) и др. – М.: Машиностроение, 1984, с.161, рис.14.; Лурье Г.Б. и Комиссаржевская В.Н. Шлифовальные станки и их наладка. Учебник для средних проф-техн. училищ. Изд. 3-е, доп. и перераб. – М.: Высш. школа, 1976, с.94, рис.60; а.с. СССР 550242, БИ N 10, 1977; а.с. СССР 561629, БИ N 22, 1977; а.с. СССР 709272, БИ N 2, 1980; а.с. СССР 944797, БИ N 27, 1982; пат. РФ 2005002, БИ N 47-48, 1993), включающие базирование и закрепление заготовки на оправке, базирование и закрепление оправки с заготовкой на центры с возможностью их вращения. Аналогичные способы установки заготовки на оправке и оправки с заготовкой на центры обеспечивают высокую точность обрабатываемой поверхности. Однако они имеют недостатки. У них ограничены технологические возможности, т.к. угловая скорость вращения оправки с заготовкой ограничена стойкостью пары: центровые отверстия оправки – рабочие поверхности центров, т.к. они подвержены большому износу. Это в итоге не позволяет далее повышать производительность и точность. В качестве прототипа способа установки наиболее близко по своей технической сущности подходит способ установки оправки с заготовкой на центры, реализованный в устройстве – оправке (патент РФ 2005002, БИ N 47-48, 1993), включающий введение в контакт рабочие поверхности переднего и заднего центров с центровыми отверстиями оправки. Способ-прототип имеет недостаток. Он не позволяет увеличить скорость вращения оправки с заготовкой и предотвратить износ из-за низкой износостойкости центров и центровых отверстий. Это обстоятельство сдерживает дальнейший рост точности и производительности. Заявляемый способ установки лишен названного недостатка. Сущность изобретения – способа установки заключается в том, что в способе установки оправки с заготовкой на центры, включающем введение в контакт рабочие поверхности переднего и заднего центров с центровыми отверстиями оправки и съем оправки с заготовкой с центров и со станка после окончания обработки заготовки, оправку с заготовкой устанавливают на центры с зазором, превышающим по величине рабочий зазор, для чего используют оправку с пассивными магнитами на ее концах и осевым ограничителем, электромагнитные радиальные опоры, установленные на передней и задней бабках станка, и электромагнитные осевые левую и выполненную из передней и задней половин правую опоры, затем оправку с заготовкой поднимают в радиальном направлении по сигналам радиальных датчиков перемещений и командам системы управления электромагнитными силами, возникающими при взаимодействии пассивных магнитов оправки со статорами электромагнитных радиальных опор, до совпадения их осей симметрии с осью оправки, удерживают оправку с заготовкой в этом положении и одновременно перемещают ее в осевом направлении по сигналам осевых датчиков перемещений электромагнитными силами, возникающими при взаимодействии осевого ограничителя оправки со статорами электромагнитных осевых левой и правой опор, до совпадения их плоскостей симметрии с удержанием оправки в этом положении, при этом после окончания обработки оправку с заготовкой опускают на рабочие поверхности переднего и заднего центров, а перед съемом ее с центров и со станка отводят от нее переднюю и заднюю половины осевой правой поры путем их поворота вокруг оси в радиальном направлении, а электромагнитную осевую левую опору и электромагнитные радиальные опоры – в осевом направлении, причем последние – в противоположные стороны. Известны аналогичные устройства (Лурье Г.Б. и Комиссаржевская В.Н. Шлифовальные станки и их наладка. Учебник для средних проф-тех. училищ. Изд. 3-е, доп. и перераб. – М.: Высшая школа, 1976, с.24, рис.60; а.с. СССР 550242, БИ N 10, 1977; а.с. СССР 561639, БИ N 22, 1977; а.с. СССР 709272, БИ N 2, 1980; а.с. СССР 944797, БИ N 27, 1982; пат. РФ 2005002, БИ N 47-48, 1993), включающие центровую оправку с разжимным элементом для установки на ней заготовки, центровыми отверстиями, центры, имеющие рабочие поверхности, хвостовик. Аналогичные устройства просты по конструкции. Но недостаток их в низкой износостойкости. Поэтому они не позволяют повысить частоту вращения оправки с заготовкой, что не обеспечивает повышения производительности и точности. В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) по своей технической сущности подходит средство того же значения по патенту RU №2005002, кл. В 23 В 31/00, 12.30.1993, содержащее передний и задний центры с рабочими поверхностями и центровую оправку для установки заготовки по отверстию и торцу. Устройство-прототип не позволяет повысить скорость и точность вращения заготовки с оправкой, а также производительность. Заявляемое устройство лишено указанных недостатков. Сущность изобретения-устройства заключается в том, что устройство для установки оправки с заготовкой на центры, содержащее передний и задний центры с рабочими поверхностями и центровую оправку для установки заготовки по отверстию и торцу, снабжено осевым ограничителем оправки, пассивными магнитами, двумя электромагнитными радиальными левой и правой опорами, двумя электромагнитными осевыми левой и правой опорами, первым корпусом, закрепленным на шпинделе изделия через промежуточную втулку с возможностью продольного перемещения и фиксации относительного него, вторым корпусом, закрепленным в пиколи задней бабки станка, установленной на столе станка станиной с поворотными передним и задним корпусами, двумя наборами радиальных датчиков перемещений оправки с заготовкой и одним набором осевых датчиков перемещений, фиксирующим механизмом, предназначенным для фиксации в рабочем и отведенном положениях поворотных переднего и заднего корпусов, и системой управления, при этом электромагнитные радиальные левая и правая опоры выполнены в виде закрепленных соответственно в первом и втором корпусах статоров из кольцевых пластин с внутренней цилиндрической поверхностью и катушек, пассивные магниты выполнены в виде кольцевых пластин с наружными цилиндрическими поверхностями, неподвижно закрепленных посредством втулок на противоположных шейках оправки с образованием рабочего зазора между наружной цилиндрической поверхностью кольцевых пластин и внутренней цилиндрической поверхностью статоров электромагнитных радиальных опор, электромагнитная осевая левая опора выполнена в виде кольцевых пластин, катушки, установленных с торца первого корпуса с образованием рабочего зазора с торцом осевого ограничителя оправки, а электромагнитная осевая правая опора – из передней и задней половин, каждая из которых выполнена в виде полукольцевых пластин и катушки и закреплена соответственно в поворотных переднем и заднем корпусах с образованием рабочего зазора с противоположным торцом осевого ограничителя оправки, поворотные передний и задний корпуса выполнены с зацепляющимися между собой зубчатыми венцами и установлены с возможностью поворота посредством закрепленных в упомянутой станине пальцев и фиксации в рабочем и отведенном положениях, фиксирующий механизм выполнен в виде рукоятки, предназначенной для поворота и возврата в рабочее положение поворотных корпусов и закрепленной на поворотном переднем корпусе, пропущенной через рукоятку кнопки и конических подпружиненных фиксаторов, соединенных посредством тяги, размещенной внутри пальца поворотного переднего корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем каждый из двух наборов радиальных датчиков перемещений оправки с заготовкой содержит по четыре датчика, установленных равномерно по окружности вокруг оси центров соответственно на первом и втором корпусах, а набор осевых датчиков перемещений – четыре осевых датчика, равномерно установленных на торце первого корпуса. Реализация изобретений – способа и устройства для установки оправки с заготовкой на центры позволяет решить новые технические задачи: расширение технологических возможностей при обработке деталей – тел вращения с базированием на центральное отверстие и торец посредством оправки. Становится возможным повысить точность и производительность путем повышения частоты вращения заготовки; повысить надежность базирования оправки по ее оси с реализацией этой базы посредством наружных цилиндрических поверхностей пассивных магнитов. Устраняется источник погрешностей положения оправки с заготовкой: изнашиваемые пары трения центровых отверстий с рабочими поверхностями центров. Изменяется функция этих поверхностей с основной на вспомогательную. Сравнительный анализ заявляемых способа и устройства показал, что в известных технических решениях отсутствуют отличительные признаки заявляемых изобретений, которые придают предлагаемым техническим решениями новые свойства. Следовательно, отличительные признаки следует признать существенными. В графических материалах заявки содержатся: фиг.1 – принципиальная схема способа и продольный разрез Б-Б; фиг.2 – разрез А-А устройства; фиг.3 – вид по стрелке В; фиг.4 – схема установки оправки на центры. Способ установки оправки с заготовкой на центры и устройство в статике. Заготовка 1 имеет базовое отверстие 2 и базовый торец 3, обрабатываемую поверхность 4 (фиг. 1). Оправка 5 имеет центровые отверстия 6, базовый торец 7, цангу 8 с наружной цилиндрической базовой поверхностью 9, гайку 10, пассивные магниты в виде втулок 11, 12, кольцевых пластин 13, 14 с наружными цилиндрическими поверхностями 15, 16, осевой ограничитель 17 с торцем 18 и противоположным торцем 19. Центр 20 передний с рабочей поверхностью 24 установлен вместе с задним корпусом 25 в пиколе 26 задней бабки 27. Две электромагнитные радиальные опоры (левая и правая) имеют соответственно левый и правый статоры, выполненные в виде кольцевых пластин 28, 29 и катушек 30, 31, закрепленных неподвижно: левый – в переднем корпусе 32, правый – в заднем 25 с хвостовиком 33. Кольцевые пластины 28, 29 имеют внутренние цилиндрические поверхности 34, которые с наружными цилиндрическими поверхностями 15, 16 образуют рабочие зазоры электромагнитных радиальных опор. Передний корпус 32 установлен через втулку 35 на шпинделе 22 изделия с возможностью перемещения вдоль оси 00 центров 20, 23, фиксации на втулке 35 относительно шпинделя 22 изделия и возврата в рабочее положение. Задний корпус 25 установлен в пиноле 26 с возможностью продольного перемещения вдоль оси 00 вместе с пинолью 26, возврата в рабочее положение и фиксирования относительно оправки 5 и задней бабки 27. Электромагнитная осевая левая опора выполнена в виде кольцевых пластин и катушки, которые установлены в переднем корпусе 32 с его торца с возможностью взаимодействия через рабочий зазор с торцом 18 осевого ограничителя 17 оправки 5. Электромагнитная осевая правая опора выполнена в виде из двух половин: передней 36 и задней 37. Каждая из них выполнена из полукольцевых пластин и катушек, вмонтированных с торца в поворотные корпусы: передний 38 и задний 39 соответственно с возможностью взаимодействия через рабочий зазор с разными торцами 19 осевого ограничителя 17. Поворотные корпусы передний 38 и задний 39 установлены с возможностью поворота посредством пальцев 40, 41, закрепленных в станине, и выполненных на них зубчатых венцов 42, 43, имеющих возможность зацепления друг с другом. Поворотные корпусы передний 38 и задний 39 имеют возможность фиксации в рабочем и отведенном положениях. Фиксирующий механизм выполнен в виде рукоятки 44, пропущенной через нее кнопки 45 и конических подпружиненных фиксаторов 46. Рукоятка 44 предназначена для поворота и возврата в рабочее положение поворотных корпусов 38, 39. Она закреплена на поворотном переднем корпусе 38. Фиксаторы 46 подпружинены пружиной 47 и соединены посредством тяги 48, размещенной внутри пальца 40 поворотного переднего корпуса 38. Пружина закреплена крышкой 49. Тяга 48 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения, выполнена Т-образной формы, “крылья” которой имеют возможность взаимодействовать одновременно с двумя фиксаторами 46, установленными в переднем 40 и заднем 41 поворотных корпусах. Станина 50 с установочными на ней поворотными передним 38 и задним 39 корпусом, фиксирующим механизмом закреплена на столе станка посредством направляющей 51, планки 52, шпилек 53, гаек 54 с возможностью переустановки вдоль стола станка. Радиальные датчики перемещений оправки 5 с заготовкой 1 в виде двух наборов 55, 56 содержат по четыре датчика, установленные равномерно по окружности вокруг оси центров соответственно на первом и втором корпусах. Набор 57 четырех осевых датчиков перемещений оправки 5 с заготовкой 1 также установлен равномерно на торце переднего корпуса 32. Все три набора датчиков имеют возможность получить информацию через рабочие зазоры Способ установки оправки с заготовкой на центры и устройство в динамике. Перед началом, например, круглошлифовальной технологической операции заготовку 1 вне станка базируют базовым отверстием 2 и базовым торцем 3 на оправку 5. Заготовку базируют на наружную цилиндрическую базовую поверхность 9 цанги 8 и базовый торец 7 оправки 5. Под действием гайки 10 цанга 8 перемещается, равномерно раздается и закрепляет заготовку 1 на оправке 5. Перед установкой оправки 5 с заготовкой 1 устройство подготавливают. Передний корпус 32 должен быть отведен по оси О-О в крайнее левое положение. Задний корпус 25 должен находиться в крайнем правом положении путем перемещения его с пинолью 26. Поворотные передний 38 и задний 39 корпусы должны быть отведены поворотом на угол Пример конкретного выполнения. Необходимо обработать поверхность беговой дорожки внутреннего кольца 32220Б1Т/02 роликового подшипника качения на круглошлифовальной операции с использованием круглошлифовального станка 3А151. Установку заготовки 1 на оправку 5, оправки 5 с заготовкой 4 на центры 20 с использованием заявляемого устройства выполняют в последовательности и содержании действия согласно описанным. Частоту вращения оправки с заготовкой по сравнению с допустимой в 120 мин-1 в конце цикла шлифования увеличили до 700 мин-1. Это позволило увеличить производительность, уменьшить погрешность формы, волнистость, шероховатость обработанной поверхности, совместив две технологические операции. Заявляемый способ и устройство могут быть использованы и на других операциях и станках, где осуществляют установку заготовки на оправке в центрах, например на токарных и шлифовальных операциях. Экономическая эффективность использования заявляемых способа и устройства может быть определена как разница прибыли от повышения производительности, цены за более высокий класс изделий и дополнительных затрат на изготовление технологической оснастки. Формула изобретения
1. Способ установки оправки с заготовкой на центры, включающий введение в контакт рабочих поверхностей переднего и заднего центров с центровыми отверстиями оправки и съем оправки с заготовкой с центров и со станка после окончания обработки заготовки, отличающийся тем, что оправку с заготовкой устанавливают на центры с зазором, превышающим по величине рабочий зазор, для чего используют оправку с пассивными магнитами на ее концах и осевым ограничителем, электромагнитные радиальные опоры, установленные на передней и задней бабках станка, и электромагнитные осевые левую и выполненную из передней и задней половин правую опоры, затем оправку с заготовкой поднимают в радиальном направлении по сигналам радиальных датчиков перемещений и командам системы управления электромагнитными силами, возникающими при взаимодействии пассивных магнитов оправки со статорами электромагнитных радиальных опор, до совпадения их осей симметрии с осью оправки, удерживают оправку с заготовкой в этом положении и одновременно перемещают ее в осевом направлении по сигналам осевых датчиков перемещений электромагнитными силами, возникающими при взаимодействии осевого ограничителя оправки со статорами электромагнитных осевых левой и правой опор, до совпадения их плоскостей симметрии с удержанием оправки в этом положении, при этом после окончания обработки оправку с заготовкой опускают на рабочие поверхности переднего и заднего центров, а перед съемом ее с центров и со станка отводят от нее переднюю и заднюю половины осевой правой опоры путем их поворота вокруг оси в радиальном направлении, а электромагнитную осевую левую опору и электромагнитные радиальные опоры – в осевом направлении, причем последние – в противоположные стороны. 2. Устройство для установки оправки с заготовкой на центры, содержащее передний и задний центры с рабочими поверхностями и центровую оправку для установки заготовки по отверстию и торцу, отличающееся тем, что оно снабжено осевым ограничителем оправки, пассивными магнитами, двумя электромагнитными радиальными левой и правой опорами, двумя электромагнитными осевыми левой и правой опорами, первым корпусом, закрепленным на шпинделе изделия через промежуточную втулку с возможностью продольного перемещения и фиксации относительно него, вторым корпусом, закрепленным в пиноли задней бабки станка, установленной на столе станка станиной с поворотными передним и задним корпусами, двумя наборами радиальных датчиков перемещений оправки с заготовкой, одним набором осевых датчиков перемещений, фиксирующим механизмом, предназначенным для фиксации в рабочем и отведенном положениях поворотных переднего и заднего корпусов, и системой управления, при этом электромагнитные радиальные левая и правая опоры выполнены в виде закрепленных соответственно в первом и втором корпусах статоров из кольцевых пластин с внутренней цилиндрической поверхностью и катушек, пассивные магниты выполнены в виде кольцевых пластин с наружными цилиндрическими поверхностями, неподвижно закрепленных посредством втулок на противоположных шейках оправки с образованием рабочего зазора между наружной цилиндрической поверхностью кольцевых пластин и внутренней цилиндрической поверхностью статоров электромагнитных радиальных опор, электромагнитная осевая левая опора выполнена в виде кольцевых пластин и катушки, установленных с торца первого корпуса с образованием рабочего зазора с торцом осевого ограничителя оправки, а электромагнитная осевая правая опора – из передней и задней половин, каждая из которых выполнена в виде полукольцевых пластин и катушки и закреплена соответственно в поворотных переднем и заднем корпусах с образованием рабочего зазора с противоположным торцом осевого ограничителя оправки, поворотные передний и задний корпуса выполнены с зацепляющимися между собой зубчатыми венцами и установлены с возможностью поворота посредством закрепленных в упомянутой станине пальцев и фиксации в рабочем и отведенном положениях, фиксирующий механизм выполнен в виде рукоятки, предназначенной для поворота и возврата в рабочее положение поворотных корпусов и закрепленной на поворотном переднем корпусе, пропущенной через рукоятку кнопки, и конических подпружиненных фиксаторов, соединенных посредством тяги, размещенной внутри пальца поворотного переднего корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем каждый из двух наборов радиальных датчиков перемещений оправки с заготовкой содержит по четыре датчика, установленных равномерно по окружности вокруг оси центров соответственно на первом и втором корпусах, а набор осевых датчиков перемещений – четыре осевых датчика, равномерно установленных на торце первого корпуса. РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 09.05.2004
Извещение опубликовано: 10.12.2005 БИ: 34/2005
|
||||||||||||||||||||||||||