Приспособление для подготовки торцов труб под механическую обработку

Полезная модель относится к области механической обработки труб и трубной арматуры (тройники, переходы, отводы и пр.) и может быть использована для повышения точности обработки торцов деталей трубопроводов за счет устранения отклонения торцов заготовок от круглости (см. ГОСТ Р 53442-2009) и обеспечения соосности последних с осью вращения инструмента посредством специального пружинного центратора, устанавливаемого в заготовку перед выполнением механической обработки.
Известно приспособление - пружинный центратор (патент RU 98220 U1, Е21В 17/00 2006.01), исполнительным механизмом которого является пружинная втулка, сжатие которой обеспечивает центрирование обсадной трубы.
Недостатком данной конструкции являются малое радиальное усилие, создаваемое ребрами втулки, что не позволяет устранять погрешности формы (некруглости)заготовки.
Другим устройством, известным из уровня техники является центратор с шарнирным исполнительным механизмом (авторское свидетельство SU 1119814, опубликовано 23.10.1984).
Недостатком данного устройства является малая точность, снижающаяся по мере износа шарниров и низкая жесткость шарнирных соединений, ухудшающая качество обработки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является выбранный в качестве прототипа гидравлический центратор, выполненный в виде цилиндрической рамы и радиально расположенных гидроцилиндров - жимков (патент RU 2397854 С2, опубликован 10.06.2013). Погрешность геометрической формы заготовки устраняется за счет радиального воздействия со стороны жимков на стенки заготовки и упругопластической деформации последней.
Недостатком данного устройства, в том числе технической проблемой, является его конструктивная сложность и непригодность к использованию в стесненных условиях, например, в металлорежущих станках. Существенным недостатком является и то, что устройство создает дискретный контакт между стенками заготовки и исполнительными элементами центратора, из-за чего профиль трубы в поперечном сечении отличается от круглого и имеет форму многоугольника (с числом вершин по числу жимок). Кроме того, дискретный контакт снижает жесткость системы «приспособление - деталь».
В основу заявленной полезной модели был положен технический результат - упрощение конструкции приспособления с одновременным повышением точности и производительности обработки торцов заготовки за счет создания непрерывного контакта между стенками заготовки и исполнительными элементами центратора, приводящего к увеличению жесткости системы «приспособление - деталь».
Технический результат достигается тем, что в приспособлении для подготовки торцов труб под механическую обработку, содержащем центратор, предназначенный для силового воздействия на стенки заготовки, центратор расположен внутри последней и выполнен в виде двух установленных на стержне и обращенных друг к другу большимим основаниями тарельчатых пружин, обеспечивающих силовое воздействие на внутренние стенки отверстия заготовки по всей окружности и силового привода и связанного со стержнем и предназначенного для сжатия тарельчатых пружин.
Полезная модель поясняется графическими изображениями, показывающими схему устройства в разжатом - фиг. 1 и сжатом - фиг. 2 состоянии.
Приспособление для подготовки торцов труб под механическую обработку (см. фиг. 1) содержит центратор 1, предназначенный для силового воздействия на стенки заготовки 2, выполненный в виде двух установленных на стержне 3 и обращенных друг к другу большимим основаниями тарельчатых пружин 4, обеспечивающих силовое воздействие на внутренние стенки отверстия заготовки 2 по всей окружности, силового привода 5, 6 связанного со стержнем 3 и предназначенного для сжатия тарельчатых пружин 4. Тарельчатые пружины центратора установлены на стержне с помощью втулок 7 и закреплены гайкой 8 в осевом направлении.
Приспособление для подготовки торцов труб под механическую обработку работает следующим образом. В свободном (разжатом состоянии) центратор вводится в заготовку. После этого силовой привод (в качестве примера для пояснения работы центратора на рисунке изображен гидравлический привод) сжимает пружины в осевом направлении. Для этого в левую полость цилиндра 5 под давлением подается масло, поршень втягиваются в цилиндр, а связанный с ним стержень 3 сжимает тарельчатые пружины 4. Осевое сжатие пружин приводит к их радиальному расширению (см. фиг. 2), в результате которого пружины 3 своей наружной кромкой упираются во внутренние стенки заготовки 2 и обеспечивают устранение некруглости за счет упругих деформаций стенок заготовки при одновременном центрировании последней. При этом создается непрерывный круговой контакт между стенками заготовки и наружной кромкой тарельчатых пружин, что способствует повышенной жесткости стыка заготовки и приспособления. В этом состоянии выполняется механическая обработка заготовки. После ее завершения подача масла в гидроцилиндр прекращается, пружины под действием упругих сил разжимаются, перемещая стержень и поршень гидроцилиндра в исходное положение. Центратор извлекается из заготовки.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле полезной модели обеспечивает получение заявленного технического результата - упрощение конструкции приспособления с одновременным повышением точности и производительности обработки торцов заготовки за счет создания непрерывного контакта между стенками заготовки и исполнительными элементами центратора.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического технического результата. Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- Объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для устранения некруглости трубных заготовок перед выполнением последующей обработки;
- Для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- Объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.