УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ИЗНОСА ГРАНЕЙ НАПРАВЛЯЮЩИХ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ
DEVICE FOR WEAR TAKEUP OF VERGES OF GUIDE METAL-WORKING MACHINES

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для компенсации износа граней направляющих металлорежущих станков.
Известна виброголовка для строчечного вибронакатывания, закрепляемая на суппорте продольно строгального станка. Шариковая головка состоит из опорного шара, опирающегося на шарикоподшипник, который установлен в каретке, способный совершать возврато-поступательное движение по шариковым направляющим относительно вилки. Осцилляционное движение передается каретке через кранштейн, к которому шарнирно через палец прикреплен шатун, получающий качательное движение от кривошипа, сидящего на одной оси со шкивом ременной передачи. (Шнейдер Ю.Г. Эксплутационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. Л.: Машиностроение, 1982, рис.19, с.34).
Недостатком известной виброголовки является отсутствие возможности наносить микрорельеф на наклонные поверхности, например на наклонные грани направляющих металлообрабатывающих станков. Кроме того, виброголовка не позволяет наносить микрорельеф на некоторый, предварительно выбранный (наиболее изношенный), участок наклонной грани направляющих металлообрабатывающих станков.
Известна виброголовка, состоящая из корпуса, имеющего втулку, угольник и основания. Угольник предназначен для установки и закрепления головки. На основании корпуса установлен электродвигатель, вращение вала которого с помощью эксцентрика преобразуется в возвратно-поступательное движение штока с шариковой головкой. (Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. Л.: Машиностроение, 1982, рис.12, с.26-27)
Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для перемещения инструмента в полярной системе координат, содержащее корпус, в котором установлена инструментальная плита, связанная с механизмом перемещения, выполненным в виде приводного вала, внутри которого установлен валик с цапфой, сочлененной с инструментальной плитой. Валик посредством соединительной планки, штифта и зубчатых колес связан с вспомогательным двигателем (а.с. РФ №1452467 опубл. 15.01.89 в Бюл №2).
Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет возможности наносить микрорельеф на участки поверхности, имеющих форму, отличную от круговой и кольцевой и близкую к плоской.
Технический результат достигается тем, что устройство для компенсации износа граней направляющих металлообрабатывающих станков содержит корпус, приводной вал, связанный с электродвигателем и с зубчатым колесом наружного зацепления, а также содержащее зубчатое колесо и крестовый стол. Зубчатым колесом выполнено как колесо внутреннего зацепления, находящееся в зацеплении с колесом наружного зацепления с помощью подпружиненного ролика, установленного на приводном валу и имеющего возможность вращения по наружному диаметру зубчатого колеса внутреннего зацепления. Кроме того на корпусе установлены две зубчатые рейки, которые имеют возможность входить в зацепление с зубчатым колесом наружного зацепления. При этом электродвигатель установлен на крестовом столе. На окончании приводного вала установлен подпружиненный инструмент.
На фиг.1 представлена кинематическая схема заявляемого устройства. На фиг.2 представлена одна из возможных траекторий перемещений инструмента. На фиг.3 показана сформированная инструментом в обрабатываемой поверхности канавка и валики (наплывы) на ее границе.
Устройство для компенсации износа граней направляющих металлообрабатывающих станков содержит корпус 1, приводной вал 2, электродвигатель 3, зубчатое колесо 4 внешнего зацепления, зубчатое колесо 5 внутреннего зацепления, крестовый стол 6, ролик 7, пружины 8 и 9, зубчатые рейки 10 и 11 и инструмент 12, обрабатываемая поверхность 13.
При этом электродвигатель 3 укреплен на крестовом столе 6, а его вал связан с приводным валом 2, на котором укреплено зубчатое колесо 4 внешнего зацепления, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом 5 внутреннего зацепления. Крестовый стол 6 установлена на корпусе 1. Контакт зубчатого колеса 4 внешнего зацепления и зубчатого колеса 5 внутреннего зацепления обеспечивается подпружиненным пружиной 8 роликом 7, установленным с возможностью вращения по наружному диаметру зубчатого колеса 5 и закрепленным на приводном валу 2. На корпусе 1 установлены с возможностью перемещения и фиксации своего положения зубчатые рейки 10 и 11, которые могут находиться в зацеплении с зубчатым колесом 4 внешнего зацепления. На приводном валу 2 установлен подпружиненный пружиной 9 инструмент 12 (например, упрочняющий шарик).
Устройство работает следующим образом. Корпус 1 устройства устанавливается над участком обрабатываемой поверхности 13, подлежащей упрочняющей обработке (например, с помощью специальной стойки, на фиг.1 и 2 не показана). Далее зубчатые рейки 10 и 11 перемещают по корпусу 1 и затем фиксируют их положение (например, с помощью фиксирующих винтов, на фиг.1 и 2 не показаны) таким образом, чтобы движение инструмента 12 происходило только над обрабатываемой поверхностью 13, подлежащей упрочняющей обработке. После этого включается электродвигатель 3, в результате чего через приводной вал 2 приводится во вращение зубчатое колесо 4 внешнего зацепления. При этом зубчатое колесо 4 внешнего зацепления перекатывается поочередно по зубчатому колесу 5 внутреннего зацепления и по зубчатым рейкам 10 и 11. Контакт зубьев зубчатого колеса 4 внутреннего зацепления с зубьями зубчатого колеса 5 внутреннего зацепления и с зубчатыми рейками 10 и 11 обеспечивает ролик 7, который перекатывается по внешнему диаметру зубчатого колеса 5 внутреннего зацепления. Ролик 7 прижимается к внешнему диаметру зубчатого колеса 5 внутреннего зацепления с помощью пружины 8, сам ролик 7 и пружина 8 закреплены на приводном валу 2. Зацепления зубчатого колеса 4 с зубчатым колесом 5 внутреннего зацепления и с зубчатыми рейками 10 и 11 осуществляются также с помощью крестового стола 6, укрепленного на корпусе 1 и обеспечивающего перемещение электродвигателя 3 по двум взаимно перпендикулярным осям (на фиг.1 и 2 не показаны) относительно корпуса 1. Далее корпус 1 устройства перемещают таким образом, чтобы инструмент 12 соприкоснулся с обрабатываемой поверхностью 13. Необходимое усилие контакта обеспечивает пружина 9. При этом и пружина 9, и инструмент 12 укреплены на окончании приводного вала 2. Работа электродвигателя 3 обуславливает сложное вращательное движение инструмента 12, в случае контакта инструмента 12 с поверхностью 13 на последней формируется канавка, имеющая сложную спиралевидную траекторию. При отсутствии зубчатых реек 10 и 11 спиралевидная траектория заполняла бы часть поверхности 13, ограниченную кольцом, параметры которого определяются геометрическими размерами зубчатых колес 4 и 5. Наличие зубчатых реек 10 и 11 ведет к заполнению спиралевидной траекторией части поверхности 13, ограниченной двумя кольцами и двумя секущими линиями большей окружности кольца (фиг.2). Регулируя положения зубчатых реек 10 и 11 относительно зубчатого колеса 5 внешнего зацепления, можно влиять на форму участка поверхности 13, заполняемой спиралевидной траекторией канавки, образуемой инструментом 12. Усилие воздействия инструмента 12 на поверхность 13 позволяет формировать канавки различной глубины, которые могут выполнять роль масляных карманов и компенсировать локальный износ поверхности 13 за счет формируемых валиков (наплывов) на границах сформированных канавок (фиг.3).
Следует отметить, что больший диаметр кольца части поверхности 13, заполняемой спиралевидной траекторией канавки, может регулироваться делительным диаметром зубчатого колеса 5 внутреннего зацепления, т.е. замена колес 5 в конструкции устройства позволяет регулировать форму обрабатываемой части поверхности 5. Кроме того, замена колеса 5 способна изменять характер заполнения спиралевидной траекторией канавки обрабатываемой поверхности 13.
Замена в конструкции устройства зубчатого колеса 4 также способна влиять как на форму обрабатываемой поверхности 13, так и на характер заполнения спиралевидной траекторией канавки части поверхности 13.
Для успешной работы устройства модуль зубчатых колес 4, 5 и зубчатых реек 10 и 11 должен быть одинаков.
Зубчатое колесо 4 должно быть такой ширины, чтобы оно могло быть поочередно в зацеплении с зубчатыми рейками 10 и 11, а также с зубчатым колесом 5 внутреннего зацепления.
Форма поверхности 13, подлежащей обработке, может быть такова, что при перемещении зубчатых реек 10 и 11 относительно зубчатого колеса 5 невозможно получить траекторию спиралевидной канавки от инструмента 12, покрывающую требуемый участок поверхности 13. В этом случае зубчатые рейки 10 и 11 можно изготовить из эластичного материала, который может быть изогнут. Например, на эластичную пластину из пружинной стали может быть нанесена зубчатая поверхность из резины методом гуммирования. В этом случае зубчатые рейки 10 и 11 могут быть изогнуты с различной по величине и знаку кривизной. Это позволяет успешно обеспечивать поочередное зацепление зубчатых колес 4 и 5, а также зубчатых реек 10 и 11. Кроме того, возможна обработка части поверхности 13, имеющей более разнообразную форму, чем кольцо или окружность.
Зубчатые рейки 10 и 11 могут быть расположены относительно друг друга под некоторым углом. В этом случае также разнообразится форма обрабатываемой части поверхности 13.
Обрабатываемая поверхность 13 может отличаться от плоской поверхности в незначительных пределах. В этом случае будет меняться глубина формируемой инструментом 12 канавки за счет изменения длины хода пружины 9.
Устройство целесообразно использовать для компенсации износа на отдельных участках, например гранях направляющих металлообрабатывающих станков.