СТАНОК РЕЗЬБОНАКАТНОЙ

Предлагаемая полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована при накатывании резьбы на резьбонакатных станках, преимущественно с инструментом типа ролик - ролик.
Известны двух роликовые п/автоматы, разработанные Азовским заводом КПА, мод.А9518 и А2528, описанные в книге О.А.Миропольский, Э.П.Луговой. Накатывание резьб и профилей, Москва, Машиностроение, 1976, стр.65-79, табл.20. рис.47, а также зарубежные станки немецких фирм "BadDuben" и "Pee-Wee", швейцарской фирмы "Ernst Grob", стр.83-90 и др. Все они однотипные и содержат механизм воздействия роликов на заготовку в виде шпиндельных головок с установленными на шпинделях резьбонакатными роликами, механизмы настройки роликов, приводы их вращения, гидросистему. Отличаются выполнением механизмов привода, наладки и синхронизации вращения.
Недостатком известных станков для накатывания резьбы является их громоздкость, сложность и трудоемкость в изготовлении и наладке. Отдельные недостатки конструкции указаны в книге, табл.25, стр.92-95.
Известно устройство для накатывания резьбы роликами, описанное в патенте России №2184008 МПК В 21 Н 3/04, содержащее механизм одновременного с противоположных сторон воздействия роликов на заготовку, выполненное в виде двух шпинделей с эксцентриковыми шейками, расположенными эксцентрично оси валов с достижением суммарного эксцентриситета смещения относительно осей вращения роликов не менее половины высоты профиля резьбы, ролики жестко закреплены на эксцентриковых шейках шпинделей и кинематически связаны через последние с приводом их синхронного вращения выполненном в виде зубчатой передачи.
Недостатки известного устройства:
- из-за наличия эксцентриситета для схождения роликов процесс накатывания резьбы происходит без ее калибровки, т.е. одномоментно, малым участком ролика, что ведет к снижению качества резьбы по чистоте, появляется овальность заготовки в зоне обкатки,
- наличие эксцентриситета ведет к увеличению диаметра роликов, а следовательно к увеличению габаритов станка,
- отсутствует жесткая фиксация оси накатывания резьбы между роликами и заготовкой, при изменении параметров резьбы центральная ось накатывания начинает плавать, смещается и меняет свое осевое место в пространстве.
- одним из недостатков является потеря качества резьбы при накатывании резьбы на закаленных заготовках.
За прототип двух роликового резьбонакатного станка принято устройство, описанное в а.с. СССР №841741 МПК В 21 Н 3/04 - двух роликовый резьбонакатной автомат, содержащий две шпиндельные бабки с резьбонакатными роликами с приводом их синхронного вращения, привод радиальной подачи одного из роликов, в виде тягового электромагнита и системы рычагов, механизмы загрузки и подачи заготовок, электромагнитную систему в виде реле, датчиков, выключателей, усилителя и т.п.
Недостатком данного станка является его низкая производительность, сложность управления и наладки, большая энергоемкость. На нем можно изготавливать детали только одного малого диаметра и с одним профилем резьбы. Неполадки в электронике могут привести к постоянным простоям станка. На нем представляется затруднительным катать резьбу высокого класса прочности - 10.9 и высокоточные резьбы.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание максимально простой и надежной конструкции станка резьбонакатного с двумя роликами, устранение указанных выше недостатков и получение резьбы высокого качества на закаленных заготовках.
Указанные задачи решают за счет введения нового конструкторского решения. Технический результат достигается тем, что в двух роликовом резьбонакатном станке, содержащем неподвижную и подвижную головки с размещенными на них шпинделями с резьбонакатными роликами, привод перемещения подвижной головки с системой рычагов и привод синхронного вращения резьбонакатных роликов,
привод перемещения подвижной головки снабжен кулачком жестко установленном на кулачковом валу и приводом его вращения, при этом, кулачок, через систему рычагов кинематически связан с подвижной головкой станка, система рычагов содержит пару рычагов, жестко закрепленных на промежуточном валу, причем, один из рычагов через тягу связан с подвижной головкой станка, а в другом выполнен продольный паз, в котором, с возможностью настроечного перемещения, закреплен регулировочный ролик, контактирующий с кулачком.
Криволинейный профиль кулачка выбирают из соотношения уравнений
max
min
max
min
max
х=0.22(D+D)*cosα-0.5(D-D)*cos2α-0.02 D
max
min
max
min
max
у=0.24(D+D)*sinα-0.5(D-D)*sin2α+0.07 D
где x, у - координаты расчетной системы координат,
D - диаметр кулачка, max. и min.,
α - угловой показатель расчетной системы координат от 0 до 360°.
Привод вращения кулачка выполнен в виде зубчатой передачи, включающей ведомую и ведущую шестерни, при этом, ведомая шестерня установлена на кулачковом валу и через ведущую шестерню связана с приводом вращения резьбонакатных роликов и кулачкового вала.
Заявителю и авторам не известны устройства для накатывания резьбы двумя роликами, включающие отличительные признаки заявляемого станка для накатывания резьбы двумя роликами, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой полезной модели критериям "новизна" и "существенные отличия", т.е. заявляемое техническое решение соответствует изобретательскому уровню.
Сущность предлагаемого технического решения и его отличия от прототипа поясняются чертежами, где
на фиг.1 показана кинематическая схема станка резьбонакатного с двумя роликами,
на фиг.2 показана кинематическая связь рычага с кулачком.
Обозначения на чертежах
Подвижная шпиндельная головка 1, неподвижная шпиндельная головка 2, шпиндели 3 и 4, резьбонакатные ролики 5 и 6, редуктор 7 с шестернями 8, кулачок 9, кулачковый вал 10, зубчатая передача - ведомая шестерня 11 и ведущая шестерня 12, промежуточный вал 13, рычаг 14 с продольным пазом 15 и роликом 16, рычаг 17, тяга 18, мотор 19, карданные валы 20, устройство регулировки неподвижной головки 21, регулировочный винт 22.
Станок содержит подвижную 1 и неподвижную 2 шпиндельные головки с размещенными на них шпинделями 3 и 4, на них, с возможностью настроечного поворота вокруг осей, жестко закреплены фрикционными зажимами, резьбонакатные ролики 5 и 6. Шпиндели 3 и 4 через карданные валы 20 связаны с шестернями 8 редуктора 7 привода синхронного вращения резьбонакатных роликов.
Привод радиального перемещения подвижной головки 1 выполнен в виде кулачка 9, привода его вращения, например, зубчатой передачи, включающей ведомую 11 и ведущую 12 шестерни, и системы рычагов, состоящей из пары рычагов 14 и 17, жестко закрепленных на промежуточном валу 13, установленном в корпусе станка с возможностью поворота. Кулачок 9 и ведомая шестерня 11 установлены жестко на кулачковом (приводном) валу 10, причем, кулачок 9, через рычаги 14, 17 и тягу 18 кинематически связан с подвижной головкой 1, а ведомая шестерня 11, через ведущую шестерню 12, связана с приводом вращения кулачкового вала 10, с шестернями 8 - приводом синхронного вращения резьбонакатных роликов 5 и 6. Приводом вращения кулачкового вала 10 может быть и ременная передача от отдельного двигателя.
В рычаге 14, со стороны кулачка 9, выполнен продольный паз 15, в котором установлен регулировочный ролик 16, с возможностью настроечной регулировки, от винта 22, в зависимости от шага резьбы, величины внедрения резьбонакатных роликов 5 и 6 в заготовку, при мгновенном формообразовании резьбы после начала движения головки. Ролик 16 контактирует по криволинейному профилю с кулачком 9. Кулачок 9 и шестерни 11 и 12 выполнены сменными.
Оси промежуточного 13 и кулачкового 10 валов расположены параллельно осям резьбонакатных роликов 5 и 6.
Криволинейный профиль кулачка выбирают методом расчета координат в расчетной системе координат за счет изменения показателя угловой величины от 0 до 360° из соотношения, определяемого, например, уравнениями
max
min
max
min
max
Х=0.22(D+D)*cosα-0.5(D-D)*cos2α-0.02D
max
min
max
min
max
у=0.24(D+D)*sinα-0.5(D-D)*sin2α+0.07D
где х, у - координаты расчетной системы координат,
D - диаметр кулачка, max и min,
α - угловой показатель расчетной системы координат от 0 до 360°.
Для получения качественной резьбы при высокой стойкости резьбонакатного инструмента, ведомую 11 и ведущую 12 шестерни выбирают с передаточным числом, определяемым из расчетного соотношения кратности их зубьев между собой, в пределах четного или нечетного целого числа, в зависимости от соотношения расчетных скоростей вращения кулачка 9 и резьбонакатных роликов 5 и 6, например, в пределах 1:1,1:2, или наоборот, 2:1.
Работа станка
Предварительно проверяют настройку осей шпинделей 3 и 4 на параллельность и совмещение лицевых торцев резьбонакатных роликов 5 и 6 в одной плоскости, настраивают резьбонакатные ролики по шагу резьбы и на совмещение заходов витков резьбы. После этого резьбонакатные ролики 5 и 6 жестко закрепляют на шпинделях фрикционными зажимами, например, гайками. Выбирают передаточное число для шестерен 11 и 12, например, 1:2 в соответствии с требуемым соотношением скорости вращения кулачка 9 по отношению к скорости вращения резьбонакатных роликов 5 и 6, для преобразования вращательного движения кулачка 9 в поступательное перемещение подвижной головки 1 с резьбонакатным роликом 5 в радиальном направлении навстречу неподвижной головке 2.
Заготовку подают в зону накатывания резьбы и устанавливают в рабочее положение (не показано). Вращение шпинделей 3 и 4 с резьбонакатными роликами 5 и 6 осуществляется от двигателя 19 через шестерни 8 и пару карданных валов 20. Шестерни 8 обеспечивают синхронное вращение резьбонакатных роликов 5 и 6. Перемещение подвижной головки 1 в радиальном направлении навстречу резьбонакатному ролику 6 осуществляют от кулачка 9 и привода его вращения. Ведущая шестерня 12 начинает вращаться от двигателя 19 через шестерни 8 и передает вращение на ведомую шестерню 11, кулачковый вал 10 и кулачок 9. Последний, вращаясь, через контактирующий ролик 16 на рычаге 14, смещает рычаг 14 в ту или другую сторону, поворачивая промежуточный вал 13 с рычагом 17 на определенный угол. Тяга 18, под воздействием рычага 17, толкает подвижную головку 1 станка и плавно перемещает ее вместе с резьбонакатным роликом 5, по направляющим станка навстречу резьбонакатному ролику 6. Вращаясь в одном направлении, резьбонакатные ролики 5 и 6 одновременно с противоположных сторон находят на заготовку, плавно ее захватывают и постепенно вдавливаясь, формируют на ней резьбу. После накатывания резьбы и оборота кулачка 9 рычаги 14 и 17 с тягой 18 возвращаются в исходное положение, подвижная головка 1 отводится, высвобождая заготовку, последняя убирается на ее место подается следующая заготовка, цикл повторяется.
При кратном соотношении передаточного числа шестеренок 11 и 12 между собой, например, как 1:2, резьбонакатные ролики 5 и 6 будут вращаться в два раза быстрее кулачка 9, т.е. резьба на заготовке формируется за два оборота резьбонакатных роликов 5 и 6, что позволяет при более медленной подаче подвижного ролика и плавном его вдавливании качественно накатать и откалибровать резьбу на закаленной заготовке.
При переходе на другой шаг производят регулировку ролика 16 в продольном пазу 15 рычага 14 винтом 22, заворачивая его или отворачивая и перемещая ролик в пазу в ту или другую сторону.
При переходе на другое соотношение скоростей кулачка 9 и резьбонакатных роликов 5 и 6, изменяют передаточное число, заменяя шестерни 11 и 12.
При переходе на другой типоразмер детали, регулировку по диаметру заготовки, или на параллельность шпинделей 3 и 4 производят при помощи регулировочного устройства 21.
Предлагаемый станок прошел компьютерную отработку. Полученный положительный результат позволил сделать вывод о "промышленной применимости" станка, в настоящее время он находится в стадии изготовления.
Использованная литература
1. О.А.Миропольский и др. Накатывание резьб и профилей. Москва, Машиностроение, 1976, стр.65-90.
2. Патент России №2184008 МПК В 21 Н 3/04, 2002, (аналог).
3. Авт. св-во СССР №841741 МПК В 21 Н 3/04, (прототип).