АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБЫ МУФТ

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к автоматическим комплексам для упрочнения резьбы новых муфт и упрочнению и корректировке бывшей в употреблении резьбы муфт.
Известен станок для восстановления и/или упрочнения резьбы муфт, который содержит станину, узел зажима и вращения муфты, размещенный на одной оси с ним обрабатывающий инструмент ультразвуковой головки, выполненный в виде метчика с резьбой, ответной обрабатываемой резьбе, при этом ультразвуковая головка, помещена в корпус и установлена на подвесе в каретке с возможностью возвратно-поступательного ее перемещения в направлении узла зажима (Патент РФ №2191097).
Задачей на решение которой направлена предлагаемая полезная модель является разработка комплекса для ультразвуковой обработки резьбы концов муфт с помощью ультразвуковых колебаний при условии их автоматической поточной обработки.
Поставленная задача решается за счет того, что автоматический комплекс для ультразвуковой обработки резьбы муфт содержит два последовательно расположенных и противоположно направленных станка ультразвуковой обработки резьбы муфт, соединенных между собой лотками подачи муфт, выполненными в виде наклонного ската, установленными на опоре лотками подачи муфт на обработку,
выполненными в виде наклонного ската с возможностью опускания и подъема лотка в пространстве, установленными на опоре лотками удаления бракованных муфт выполненными в виде наклонного ската с возможностью опускания и подъема лотка в пространстве, при этом лоток подачи муфт оборудован автоматическим подъемником муфт.
Важным техническим результатом достигаемым при использовании заявленной полезной модели является то, что, несмотря на поточную подачу муфт, непосредственно на лотке подачи муфт на узел зажима и вращения муфты находится максимум одна муфта, что существенно повышает надежность работы комплекса за счет устранения перекосов и заклиниваний муфт при подаче их на узел зажима и вращения муфт, неизбежно возникающих за счет взаимодействия находящихся на лотке подачи муфт при их поточной подаче на этот узел.
Предпочтительно, станки ультразвуковой обработки резьбы муфт содержат станину, узел зажима и вращения муфты, размещенный на одной оси с ним обрабатывающий инструмент ультразвуковой головки, выполненный в виде метчика с резьбой, ответной обрабатываемой резьбе, при этом ультразвуковая головка, помещена в корпус и установлена на подвесе в каретке с возможностью возвратно-поступательного ее перемещения в направлении узла зажима и вращения муфт. Предпочтительно, станки содержат устройство автоматического контроля
качества муфт, каретка может быть выполнена в виде рам, соединенных друг с другом жесткими ребрами, а корпус ультразвуковой головки снабжен фланцами и соединен с ребрами каретки пружинными тягами.
В частном случае исполнения устройства автоматический подъемник имеет пневматический привод.
В другом частном случае исполнения устройства автоматический подъемник имеет гидравлический привод.
В другом частном случае исполнения устройства автоматический подъемник имеет электрический привод.
В другом частном случае исполнения устройства автоматический подъемник имеет механический привод (червячная передача, цепная передача, ременная передача и т.п.).
Опора лотка подачи муфт на узел зажима и вращения муфты может быть выполнена в виде упора или на опоре лотка подачи муфт на узел зажима и вращения муфты монтируют упор, который имеет возможность регулировки в горизонтальном направлении или без нее.
В частных случаях исполнения устройства, лоток подачи муфт на узел зажима и вращения муфты снабжен приводом опускания и подъема лотка в пространстве, который может быть выполнен в виде
гидравлического привода, пневматического привода, электрического привода, механического привода.
Предпочтительно, лотки подачи муфт имеют уклон 3-15° к горизонтали.
Предпочтительно, лотки снабжены направляющими качения муфт.
Предпочтительно, на лотке подачи муфт на узел зажима и вращения муфты или на подъемнике установлены автоматические датчики системы управления.
В частных случаях исполнения станок включает узел позиционирования заготовки в продольном направлении, узел контроля качества резьбовых участков, датчик линейных перемещений контролирующий положение инструмента в рабочей зоне в направлении оси обрабатываемого резьбового участка, контролирующее устройство единообразного позиционирования изделия.
Узел сменного инструмента обычно содержит ультразвуковую колебательную систему, включающую электроакустический преобразователь, трансформатор колебательной скорости, волновод и рабочий инструмент в виде метчика, размещенный на его выходном участке, причем волновод выполнен сменным, трубчатым, или в виде сплошного цилиндра, или частично сплошным, и в частных случаях совмещенным с рабочим инструментом.
Рабочий инструмент предпочтительно расположен на четвертьволновом его участке и выполнен резьбовым, ответным обрабатываемому резьбовому участку муфты, с пазами, предпочтительно спиральными правовинтового направления, расположенными на его рабочей поверхности симметрично относительно витка, соответствующего по исходным размерам витку в центре зоны наиболее интенсивного изнашивания резьбы, а волновод выполнен с охватываемым резьбовым участком, имеющим спиральные пазы правого винтового направления.
На поверхность резьбового участка, ответного обрабатываемому, предпочтительно нанесен слой износостойкого материала, толщина которого выполнена переменной по рабочей длине резьбы в соответствии по локализации зоны экстремума со среднестатистической кривой эксплуатационного износа по среднему диаметру резьбовых участков, ответных обрабатываемому.
Узел сменного инструмента установлен на подвижной в продольном направлении каретке с электрическими, или гидравлическими, или пневматическими, или механическими приводами, обеспечивающими соприкосновение и разъединение инструмента с обрабатываемым резьбовым участком, а в частных случаях их навинчивание-развинчивание, в корпусе которой размещены ультразвуковая головка с электроакустическим преобразователем, механизм подвески ультразвуковой головки и механизм фиксации осевого положения ультразвуковой головки, при этом сменный
инструмент скреплен с волноводом электроакустического преобразователя с помощью резьбового или фланцевого соединения или поджат к нему с помощью стяжного соединения.
Механизм подвески ультразвуковой головки может содержать, по крайней мере, два гибких элемента, один конец каждого из которых закреплен на ультразвуковой головке, а второй - подпружинен относительно корпуса каретки. В качестве гибкого элемента используют пружины или канаты.
Механизм фиксации осевого положения ультразвуковой головки может содержать две закрепленные на корпусе каретки направляющие скалки с осевыми упорами и две подвижные втулки, установленные на скалках, подпружиненные к упомянутым осевым упорам и имеющие выступы для взаимодействия с закрепленным на ультразвуковой головке рычагом.
Узел установки сменного инструмента может быть снабжен гидро- или пневмоцилиндром, встроенным в ультразвуковую головку и предназначенным для воздействия на подпружиненную гильзу в направлении от вибратора для замены сменного инструмента.
Узел установки сменного инструмента дополнительно может быть снабжен, по меньшей мере, одним источником низкочастотных колебаний, который связан с ультразвуковой колебательной системой, соединенный с рабочим инструментом, преимущественно, в узловом его сечении.
Приводной механизм продольного движения рабочего инструмента может быть выполнен в виде двух силовых цилиндров, один из которых установлен на станине и связан с кареткой, а второй установлен в каретке и связан с одним из элементов механизма подвески ультразвуковой колебательной системы.
Узел установки сменного инструмента дополнительно может быть снабжен датчиком-индикатором механического соприкосновения рабочего ультразвукового инструмента и обрабатываемой резьбы.
Рабочий инструмент, резьбовой участок которого является ответным обрабатываемому резьбовому участку может быть выполнен с, по меньшей мере одним пазом, пересекающим нитки резьбы рабочей поверхности, причем кромки паза, соответствующие профилю резьбы рабочей поверхности в ее пересечении с плоскостями сторон паза, целиком, либо по участкам, выполнены притупленными, либо на участках закругленных вершин профиля, либо на прямолинейных участках профиля. При этом рабочая кромка паза, расположенная при заходах в нитки резьбы для свинчивания инструмента, выполнена острой, а кромка у противоположной стороны паза выполнена притупленной или рабочая кромка паза, расположенная при заходах в нитки резьбы для свинчивания инструмента, выполнена притупленной, а кромка у противоположной стороны паза выполнена острой.
Резьбовой участок ультразвукового рабочего инструмента может быть выполнен соответствующим нормативам конусности, среднего диаметра в основной плоскости, угла профиля и шага для обрабатываемой резьбы, причем он содержит расположенный на нормативном от основной плоскости расстоянии виток, соответствующий нормативному заходному витку по параметру внутреннего диаметра резьбы в плоскости торца муфты, при этом со стороны витка, соответствующего нормативному заходному, выполнен дополнительный резьбовой участок, длина которого составляет не менее шага резьбы и не превышает величины сбега, нормативной для обрабатываемой резьбы.
Резьбовой участок ультразвукового рабочего инструмента может быть выполнен соответствующим нормативам конусности, среднего диаметра в основной плоскости, угла профиля и шага для обрабатываемой резьбы и имеет высоту профиля, которая превышает нормативную для обрабатываемой резьбы, но менее нормативной высоты исходного остроугольного профиля, уменьшенной на нормативный радиус закругления впадины профиля обрабатываемой резьбы. При этом радиус закругления вершины профиля резьбовой поверхности выполнен меньше нормативного радиуса закругления впадины обрабатываемой резьбы, но больше его половины.
Крепление корпуса-волновода к концентратору преобразователя может быть выполнено резьбовым и/или фланцевым, или стяжным.
Резьбовой участок ультразвукового рабочего инструмента имеет, по меньшей мере, один паз, выполненный пересекающим рабочую зону инструмента.
Резьбовой участок ультразвукового рабочего инструмента может быть выполнен с фаской на заходном витке и, по меньшей мере, с одним пазом, пересекающим направление ниток резьбы рабочей поверхности, причем по меньшей мере, один из пазов выполнен с глубиной больше рабочей высоты профиля резьбы. Рабочие кромки паза, соответствующие профилю резьбы рабочей поверхности в ее пересечении с плоскостями сторон паза, целиком либо по участкам могут быть выполнены острыми и/или притупленными, могут быть выполнены притупленными, по крайней мере, на участках закругленных вершин профиля или могут быть выполнены притупленными на прямолинейных участках профиля.
Рабочая кромка, по меньшей мере, одного паза, расположенная при заходах в нитки резьбы для свинчивания инструмента с деталью, может быть выполнена выполнена острой, а вторая кромка паза выполнена притупленной или рабочая кромка, по меньшей мере, одного паза, расположенная при заходах в нитки резьбы для свинчивания инструмента с деталью, выполнена притупленной, а вторая кромка паза выполнена острой. По меньшей мере,
один паз может быть выполнен между фаской и основанием конуса резьбовой поверхности. По меньшей мере, один паз может быть выполнен пересекающим фаску инструмента. По меньшей мере, один паз может быть выполнен параллельно оси инструмента или под углом к оси в правовинтовом направлении.
Предпочтительно, резьбовой участок ультразвукового рабочего инструмента выполнен с различным сочетанием исполнений пазов и их рабочих кромок, а количество пазов составляет от одного до девяти.
Резьбовой участок ультразвукового рабочего инструмента может иметь, по меньшей мере, один паз, выполненный пересекающим рабочую зону.
Резьбовой участок ультразвукового рабочего инструмента может быть выполнен с нанесенным на рабочую поверхность упрочняющим износостойким покрытием, причем покрытие нанесено полосами вдоль пазов на передние и/или задние контактные поверхности резьбы, на ее вершины и/или впадины, шириной не менее 2 мм, при этом полоса покрытия выполнена, по крайней мере, с одной стороны каждого паза, соответствующей расположению заходов в нитки резьбы при свинчивании инструмента с ответной резьбовой поверхностью, а толщина покрытия задана зависимостью:
где параметры конической резьбы
Р - шаг резьбы;
φ - угол уклона;
*
l- длина конической резьбы от торца до основной плоскости определены стандартом,
n - число пазов;
m
δ - величина износа резьбы по среднему диаметру, статистически средняя для конических резьб, подлежащих к восстановлению;
l - текущая координата вдоль образующей резьбы с началом отсчета в середине образующей.
Покрытие передних контактных поверхностей резьбы может быть выполнено из материала с максимально выраженными антифрикционными свойствами и стойкостью к абразивному износу, а покрытие задних
контактных поверхностей резьбы, ее вершин и впадин выполнено из износостойкого материала с наименее выраженной склонностью к образованию адгезионного и диффузионного схватывания с обрабатываемым материалом. При этом покрытие дополнительно нанесено полосами шириной не менее высоты профиля резьбы на плоскости пазов, примыкающие к нанесенному на резьбу покрытию, при этом покрытие пазов выполнено из материала с меньшей износостойкостью, чем покрытие контактных поверхностей резьбы, ее вершин и впадин.
На рис.1 - изображен автоматический комплекс для ультразвуковой обработки резьбы муфт.
На рис.2 - изображен станок для ультразвуковой обработки резьбы муфт вид сбоку.
На рис.3 - изображен узел зажима и вращения муфт.
1
1
1
1
1
Автоматический комплекс для ультразвуковой обработки резьбы муфт (рис.1) представляет собой станок 1, последовательно расположенный за ним и противоположно направленный по отношению к нему станок 1. Станки оборудованы лотками подачи муфт 2 и 2 соответственно, лотками подачи муфт на обработку 3 и 3 соответственно, автоматическими подъемниками муфт 4 и 4 соответственно, сбрасывателями муфт (лотками удаления бракованных муфт) 5 и 5 соответственно, представляющие собой лотки аналогичные лоткам подачи муфт. Сам станок (рис.2) состоит из
станины 6, узла зажима и вращения муфты 7, установленной на направляющих 8 каретки 9. В каретке 9 на подвесе 10 установлен корпус 11 с размещенными в нем ультразвуковой головкой 12 и обрабатывающим инструментом 13 ультразвуковой головки, выполненным в виде метчика с резьбой, ответной обрабатываемой резьбе. Каретка оборудована приводом 14. Станок оборудован системой охлаждения (на рисунке не показана), которая может быть выполнена в виде системы воздушного охлаждения или в виде системы жидкостного охлаждения (водяного или смазочно охлаждающей жидкостью).
Узел зажима и вращения муфты (рис.3) состоит из мотора-редуктора 15, зубчатой передачи 16, двух приводных обрезиненных роликов 17, сидящих на одном валу с зубчатой передачей 16, одного неприводного обрезиненного ролика 18, качающегося вокруг оси 19, под действием пневмоцилиндра 20, ограничитель осевого перемещения муфты 21 механизма перекладчика муфты, состоящего из четырех зубчатых секторов (на рисунке не показаны) и толкателя 22. Узел зажима и вращения муфты оборудован устройствами подачи хладагента системы охлаждения (на рисунке не показаны).
Работа станка осуществляется следующим образом. Муфты укладывают на лоток подачи муфт 2, где происходит их предварительное накопление и откуда они, скатываясь под действием силы тяжести
скатываются к автоматическому подъемнику муфт 4. Автоматический подъемник муфт 4 доставляет поступившую на него муфту на лоток подачи муфт на обработку. При этом отсекатель, которым оборудован подъемник муфт 4, не позволяет следующей муфте скатиться в освободившееся пространство и произвести заклинивание подъемника. Далее муфта, скатываясь по лотку 3 поступает на узел зажима и вращения муфты 7 станка 1, где устанавливается между приводными роликами 17 и ограничителем 21. При этом толкатель 22 находится в вертикальном положении, предотвращая самопроизвольное удаление муфты из узла зажима и вращения муфты 7. После установки муфты в узле зажима и вращения муфты 7, толкатель 22 под действием пневмоцилиндра 20 переводится в горизонтальное положение. Неприводной ролик 18 под действием пневмоцилиндра 20 опускается на муфту и прижимает ее к роликам 17. Под действием привода 14 каретка 9 по направляющим 8 подается к узлу зажима и вращения муфты 7 до касания и установки обрабатывающего инструмента 13 и муфты. При включении привода 14, происходит включение мотора-редуктора 15, который через зубчатую передачу 16 передает вращение роликам 17, а они в свою очередь передают его на муфту. Ультразвуковая обработка может осуществляться в нескольких режимах, в зависимости от заданных технических условий: режим когда ультразвуковая обработка начинается при установке обрабатывающего инструмента 13 и муфты, режимы когда ультразвуковая
обработка начинается в процессе свинчивания-развинчивания обрабатывающего инструмента 13 и муфты, режим когда ультразвуковая обработка начинается после окончания свинчивания обрабатывающего инструмента 13 и муфты. Ультразвуковая обработка происходит в один или несколько проходов до достижения нормативных или заданных значений параметров муфты (натяг по резьбовому калибру, натяг по гладкому калибру и т.д.). Вышеуказанные режимы могут существовать и в смешанном варианте. В зависимости от конкретного режима обработки преобразователь (магнитнострикционный или пьезокерамический), входящий в состав ультразвуковой головки 12 включают либо при установке обрабатывающего инструмента 13 и муфты, либо в процессе свинчивания-развинчивания обрабатывающего инструмента 13 и муфты, либо после окончания свинчивания обрабатывающего инструмента 13 и муфты. Когда обрабатывающий инструмент 13 доходит до конца резьбы муфты срабатывает датчик момента свинчивания, входящий в состав ультразвуковой головки 12. По сигналу датчика мотор-редуктор 15 через зубчатую передачу 16 начинает передавать реверсивное вращение роликам 17, а они в свою очередь передают его на муфту, производя вывинчивание обрабатывающего инструмента 13, тем самым обрабатывая и тыльные поверхности резьбы. При достижении нормативных или заданных значений параметров муфты срабатывает датчик окончания обработки, входящий в состав ультразвуковой головки 12. По сигналу датчика
1
1
1
1
1
1
1
1
ультразвуковая обработка прекращается, происходит вывинчивание обрабатывающего инструмента 13, после чего под действием привода 14 каретка 9 по направляющим 8 подается в исходное положение. Толкатель 22 под действием пневмоцилиндра 20 переводится в вертикальное положение, в процессе своего движения производя удаление муфты из узла зажима и вращения муфты 7, которая поступает на сбрасыватель муфт 5. Автоматический подъемник муфт 4 опускается в исходное положение, где на него поступает следующая муфта. В это время муфта, один конец которой был подвергнут обработке поступает на лоток подачи муфт 2 по которому она скатываясь под действием силы тяжести поступает на автоматический подъемник муфт 4. Автоматический подъемник муфт 4доставляет поступившую на него муфту на лоток подачи муфт на обработку 3. Далее муфта, скатываясь по лотку 3 поступает на узел зажима и вращения муфты 7 станка 1 где происходит обработка ее второго конца. Процесс обработки на станке 1 аналогичен процессу обработки на станке 1. В случае, если при поступлении в зону обработки муфты на станке 1 или станке 1 или в процессе ультразвуковой обработки датчики контролирующие параметры резьбы муфты, как то натяг по резьбовому калибру, натяг по гладкому калибру и т.д., сигнализируют о том, что резьба муфты бракована и не подлежит дальнейшему восстановлению. По сигналу датчика ультразвуковая обработка прекращается, происходит вывинчивание обрабатывающего инструмента
1
1
13, после чего под действием привода 14 каретка 9 по направляющим 8 подается в исходное положение. Толкатель 22 под действием пневмоцилиндра 20 переводится в вертикальное положение, в процессе своего движения производя удаление муфты из узла зажима и вращения муфты 7, которая поступает на сбрасыватель муфт 5 или 5. Далее сбрасыватель муфт 5 или 5 под действием управляющего им пневмоцилиндра опускается и муфта поступает в емкость для бракованных изделий.