УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к области механической обработки металлов, в частности к устройствам для обработки глубоких отверстий диаметром 300...800 мм и длиной до 15000 мм в крупногабаритных цилиндрических заготовках с наружным диаметром до 900 мм и предназначена для чернового и чистового растачивания, а также отделочной обработки этих отверстий.
В традиционно используемых, в частности для хонингования деталей с глубокими отверстиями, одношпиндельных горизонтально-хонинговальных станках, выпускаемых Рязанским станкостроительным заводом (см.: 1. Хонингование. Справочное пособие. М., Машиностроение, 1973, с.74; 2. Бабаев С.Г., Мамедханов Н.К., Гасанов Р.Ф. Алмазное хонингование глубоких и точных отверстий. М., Машиностроение. 1978, с.28-29), предусмотрены установка обрабатываемой детали и инструмента на специальных поддерживающих люнетах, придание возвратно-поступательного движения инструментальному узлу (стеблевой бабке) и вращения обрабатываемой детали. Станки снабжены также системой подачи в зону обработки и отвода из нее смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ).
Однако, конструкции узлов, из которых выполнены известные горизонтально-хонинговальные станки, обрабатывающие длинномерные детали, характеризуются высокой стоимостью, большой занимаемой площадью и при малой серии выпускаемой продукции их приобретение и использование на производстве является нерентабельным.
Известны станки для расточки глубоких сквозных отверстий, содержащие станину, на направляющих которой размещены шпиндельная бабка, стеблевая бабка с борштангой и расточной головкой, опора для поддержки заготовки и маслоприемник (патент ФРГ №1477144, кл. В 23 В 41/02, 1969).
Недостатками известной конструкции являются трудоемкость наладочных работ и возможность увода борштанги, что снижает точность обработки.
Известен станок для обработки глубоких сквозных отверстий, описанный в авт. свид. СССР №956173, М. кл. В 23 В 21/02, 1981. Станок содержит станину, на направляющих
которой размещены шпиндельная бабка, стеблевая бабка с борштангой и расточной головкой, поддерживающий люнет, кинематически связанный с ходовым винтом, и маслоприемник. Станок снабжен дополнительной опорой с глухой втулкой и втулкой для центрирования, причем опора расположена на станине со стороны, противоположной торцу заготовки, обращенному к стеблевой бабке. Кинематика известною станка такова, что не обеспечивает качественной обработки глубоких отверстий.
5
Известен горизонтальный станок для обработки глубоких отверстий, описанный в авт. свид. СССР №1539047, МПК В 24 В 33/02, 1987 г. Известный станок содержит удлиненную станину, на которой размещены стационарно установленная передняя бабка со шпинделем, патроном и люнетами для закрепления изделия и инструментальный механизм для закрепления и перемещения стебля, несущего обрабатывающую головку и поддерживаемого передвигающимся по направляющим станины люнетом, и снабжен системой подачи в зону обработки и отвода СОЖ.
Недостатком известного технического решения является неэффективное использование больших производственных площадей, занимаемых таким станком, при отсутствии обрабатываемых деталей, что делает нерентабельным его применение на производстве. Кроме того, к недостаткам горизонтального станка относится его неуниверсальность - для выполнения других технологических операций, например отделочной обработки отверстий, необходимо выполнить съем детали, ее транспортировку и установку на другое оборудование.
Наиболее близким по технической сущности заявляемой полезной модели, т.е. прототипом, является станок для токарной обработки, описанный в книге «Обработка глубоких отверстий» под редакцией Н.Ф.Уткина, Л., Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988, с.89-95. Известный станок содержит станину, на которой размещена стационарно установленная передняя бабка токарного типа со шпинделем и патроном для закрепления и вращения обрабатываемой заготовки. Средняя часть заготовки опирается на промежуточные люнеты, число которых выбирается в зависимости от ее длины. В механизме установки и продольной подачи закреплен рабочий инструмент, поддерживаемый промежуточной стойкой. Станок снабжен системой подачи в зону обработки и отвода СОЖ. Отводимая стружка поступает в стружкоприемник и далее в стружкосборник.
Недостатком известных отечественных станков для токарной обработки, в том числе прототипа, является то, что на них невозможно обрабатывать глубокие отверстия
диаметром 300...800 мм и длиной до 15000 мм в крупногабаритных цилиндрических заготовках, т.к. они обеспечивают длину обрабатываемого отверстия не более 8000 мм (см. там же, табл.4.1, с.92-93). Станки зарубежных фирм, например фирмы «Wohlenberg», модель В1120 (см. там же, табл.4.2, с.94-95) обеспечивают длину обрабатываемого отверстия до 16000-20000 мм, однако они характеризуются высокой стоимостью и большой занимаемой площадью. Поэтому при малой серии выпускаемой продукции их приобретение и использование на производстве является нерентабельным. Кроме того, неуниверсальность этих станков не позволяет использовать их одновременно для выполнения других технологических операций, например, для отделочной обработки - шлифования, хонингования, полирования, что снижает их технологические возможности.
Заявляемая полезная модель направлена на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на расширение технологических возможностей известных станков токарного типа путем использования их как для увеличения габаритов и длины (до 15000 мм) обрабатываемых отверстий в цилиндрических изделиях, так и в обычном их применении.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для токарной обработки. содержащее станок токарного типа, включающий станину, несущую переднюю бабку с размещенным в ней патроном для закрепления и вращения обрабатываемой заготовки. промежуточные люнеты для ее поддерживания, механизм установки и продольной подачи рабочего инструмента, поддерживаемого промежуточной стойкой, и систему подачи в зону обработки и отвода СОЖ со стружкой, содержит дополнительный станок токарного типа, установленный соосно с упомянутым выше станком, и снабжено дополнительной станиной, установленной между станинами токарных станков с возможностью объединения и разъединения с ними.
Другим отличием заявляемого устройства является то, что рабочий инструмент установлен на полом стебле, закрепленном в механизме продольной подачи, который выполнен в виде трех имеющих возможность продольного перемещения станочных суппортов, два из которых установлены на станине дополнительного токарного станка. а третий - на дополнительно пристыкованной станине, причем крайние суппорты соединены между собой тягами с обеспечением возможности их одновременного перемещения.
Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что рабочий инструмент, стебель, несущий его, поддерживающие заготовку люнеты, промежуточная стеблевая стойка и тяги механизма подачи инструмента выполнены съемными.
Следующие отличия заявляемой конструкции заключаются в том, что система подачи СОЖ в зону обработки соединена непосредственно с полостью инструментального стебля с питанием от автономной гидростанции, а люнеты для поддерживания заготовок выполнены роликовыми.
Кроме того, рабочий инструмент может быть выполнен в виде головки для черновой или чистовой, или отделочной обработки отверстия в заготовке, которые, в свою очередь, могут быть выполнены в виде расточной или хонинговальной, или полировальной, или шлифовальной головки.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для токарной обработки отличается наличием новых деталей, узлов, их взаимным расположением, связями и формой выполнения.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время неизвестно устройство для токарной обработки, обладающее такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемое. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию патентоспособности полезной модели "новизна".
Снабжение устройства дополнительным станком токарного типа и дополнительной станиной, размещенной между станинами станков с возможностью объединения и разъединения с ними, изменение формы выполнения механизма установки и продольной подачи рабочего инструмента, выполнение дополнительных узлов и механизмов -рабочего инструмента, инструментального стебля, люнетов, промежуточной стеблевой стойки и тяги механизма подачи инструмента - съемными, а также использование в качестве рабочего инструмента головок для черновой, чистовой и отделочной обработки отверстий для каждого диапазона их диаметров позволят в зависимости от потребностей производства использовать заявляемое устройство после монтажа необходимых узлов для обработки глубоких отверстий или трансформировать в пределах одной и той же занимаемой площади в два самостоятельных станка токарного типа с автономными приводами. Устройство позволяет производить черновую, чистовую и отделочную обработки глубоких отверстий. Все это вместе взятое позволяет расширить технологические возможности известных станков токарного типа. Кроме того, соединение системы подачи СОЖ в зону обработки непосредственно с полостью инструментального стебля
с питанием от автономной гидростанции позволит регулировать давление СОЖ. обеспечивая эффективное вымывание образующейся в процессе обработки стружки. Пря этом стойкость режущего инструмента возрастет, что, в свою очередь, снизит расход дорогостоящего режущего инструмента, а также вспомогательное время на его замену.
Вышеизложенное доказывает, что совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечивает выполнение обрабатывающих операций на станках с удлиненной станиной, например на токарно-винторезном станке, при обработке глубоких отверстий диаметром 300...800 мм в цилиндрических деталях длиной до 15000 мм, т.е. заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели "промышленная применимость".
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображен общий вид предлагаемого устройства для токарной обработки.
Устройство содержит токарный станок 1, например мод.1А66002, со станиной 2 и установленный соосно с ним токарный станок 3 мод.1М65Н со своей станиной 4. Между станинами 2 и 4 установлена на фундаменте дополнительная станина 5, которая может быть соединена или разъединена с ними. На станине 2 станка 1 установлена передняя бабка 6, на планшайбе 7 которой размещен патрон 8, предназначенный для закрепления и вращения обрабатываемой заготовки, опирающейся на съемные промежуточные роликовые люнеты 9, выполненные, например, по ГОСТ 21190-75. Рабочий инструмент 10 установлен на полом стебле 11, закрепленном в механизме его продольной подачи. Станина 2 несет также суппорт 12 и поддерживающую стебель 11 промежуточную стойку 13.
Инструментальный стебель 11 представляет собой несущую трубу, с полостью которой непосредственно соединена система 14 подачи СОЖ с питанием от автономной гидростанции (на чертеже не показана).
Механизм продольной подачи инструмента 10 выполнен в виде неприводного тянущего суппорта 15, установленного на дополнительной станине 5, и двух станочных приводных суппортов 16 и 17, размещенных на станине 4 станка 3. Суппорты 15 и 17 соединены между собой тягами 18, которые обеспечивают им одновременное продольное перемещение. Инструментальный стебель 11 закреплен на стеблевой стойке 19. установленной на суппорте 15, и поддерживается по его длине съемными люнетами 20. Стойка 19 - быстросъемная, переносная, регулируемая на требуемый диаметр стебля и
предназначена для уменьшения поперечного прогиба стебля 11 при выходе инструмента из отверстия. Рабочий инструмент 10, стебель 11 и тяги 18 выполнены съемными.
Рабочий инструмент 10 выполнен в виде головки для черновой, чистовой или отделочной обработки отверстия в заготовке на каждый диапазон диаметров и в зависимости от вида обработки является расточной головкой (Политехнический словарь под ред. И.И.Артоболевского, изд-во «Советская энциклопедия», М., 1977, с.415), хонинговальной головкой (см. Краткий политехнический словарь. Гос. изд-во технико-теоретической литературы. М., 1955, с.1034), полировальной головкой (см. Краткий по-литехнический словарь. Гос. изд-во технико-теоретической литературы. М..1955. с.716) или шлифовальной головкой (Политехнический словарь под редакцией И.И.Артоболевского, изд-во «Советская энциклопедия», М., 1977, с.564).
Патрон 8 установлен в кожухе 21, который служит для удаления смазывающе-охлаждающей жидкости и стружки в стружкосборник бака для СОЖ (на чертеже не показаны), а также обеспечивает защиту рабочего инструмента от вращающихся частей станка.
Работу заявляемого устройства для токарной обработки рассмотрим на примере растачивания отверстия диаметром 500 мм и длиной 14000 мм в цилиндрической заготовке 22, имеющей наружный диаметр 700 мм. Указанный пример не ограничивает всех возможностей предлагаемой полезной модели.
Предварительно станина 5 с суппортом 15 и стеблевой стойкой 19 устанавливается между станинами 2 и 4 токарных станков 1 и 3, тягой 18 обеспечивается связь с тянущим суппортом 17, осуществляется настройка необходимой частоты вращения заготовки 22 и величины подачи инструмента 10 с помощью соответствующих рукояток станков 1 и 3. Затем заготовка 22 устанавливается в патрон 8 бабки 6 и роликовых люнетах 9, выверяется и закрепляется. На левом конце стебля 11 устанавливается рабочий инструмент - расточная головка 10, и они крепятся на суппорте 15, при этом от правого конца инструментального стебля 11 до места его закрепления в суппорте 15 остается участок длиной ~1,5 м. После установки заготовки расточная головка заводится в отверстие заготовки 22 до выхода ее в просветы окон (на чертеже не показаны) патрона 8 устанавливается и настраивается режущий инструмент 10. Закрывается крышка кожуха 21 патрона, включается подача СОЖ, вращение заготовки, подача инструмента и осуществляется обработка отверстия на. всю длину заготовки.
В процессе растачивания соединенные тягой 18 суппорты 15 и 17 вместе с головкой 10 и стеблем 11, работающими по схеме «на растяжение», перемещаются вправо, а суппорт 16 остается неподвижным. При достижении концом стебля 11 суппорта 16. последний включается и начинает также перемещаться вправо. При этом осуществляется в процессе обработки отверстия закрепление стебля в стеблевой стойке, установленной на втором суппорте 16, отстыковка стебля от стеблевой стойки 19, размещенной на суппорте 15, а тяги 18, соединяющие крайние суппорты, снимаются и дальнейшее перемещение стебля осуществляется приводным суппортом 16. Образующаяся в процессе обработки стружка удаляется в стружкосборник, а СОЖ - в бак.
По окончании обработки расточная головка 10 полностью выходит из отверстия и движение инструмента прекращается. Для обеспечения следующего прохода на левом конце стебля устанавливается другая головка и заводится в отверстие заготовки до выхода ее в просветы окон патрона 8. Обработка отверстия осуществляется в той же последовательности.
В зависимости от потребностей производства заявляемое устройство для обработки глубоких отверстий может быть трансформировано в два самостоятельных станка 1 и 3 токарного типа с автономными приводами, которые могут быть использованы в обычном их применении каждый в отдельности. Для этого станина 5 разъединяется со станинами 2 и 4, а узлы, необходимые только для обработки глубоких отверстий, демонтируются.