УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ НЕЖЕСТКИХ ЗАГОТОВОК
DEVICE TO FIX NON-RIGID WORKPIECES

Изобретение относится к станкостроению, а именно к оснастке для металлорежущих станков, и может быть использовано для установки и крепления на металлорежущих станках нежестких крупногабаритных заготовок, например роторных дисков газотурбинных двигателей.
Известна вспомогательная подводимая опора, содержащая корпус, в корпусе выполнено цилиндрическое отверстие, в котором установлен опорный элемент, имеющий скос, опирающийся на клин, расположенный в прямоугольном отверстии корпуса. В клине выполнено глухое отверстие, в котором размещена кнопка со сквозным ступенчатым отверстием. С клином жестко соединен стержень с фиксирующей головкой. Между дном глухого отверстия клина и торцевой поверхностью кнопки размещена тарированная пружина сжатия. Кнопка снабжена жестко связанным с ней штоком, который перемещается в отверстии параллельно кнопке и может фиксироваться винтом (см. патент РФ №2056257, кл. B23Q 3/06, 1996 г.).
В результате анализа известного решения необходимо отметить, что оно относится к вспомогательным средствам и функционирует только в составе основного устройства для крепления деталей, и хотя оно, как и заявленное, предназначено для обеспечения фиксирования нежестких заготовок при их обработке, однако установка на станке двух устройств - основного и вспомогательного, предназначенных для крепления нежестких крупногабаритных заготовок, требует значительного времени для их относительной выверки, отдельного управления каждым из них и не обеспечивает точного положения заготовки при ее установке перед обработкой.
Известно устройство для крепления кольцеобразных нежестких заготовок на шпинделе токарного станка, содержащее корпус, имеющий возможность установки на шпиндель токарного станка, закрепленное на корпусе кольцо, предназначенное для установки подлежащей обработке заготовки. На кольце имеется базовая опорная поверхность, выполненная в виде центровочной канавки для базирования подлежащей обработке заготовки, поджимаемой к кольцу фиксирующими элементами, установленными на диске, связанным с механизмом осевого перемещения.
Для осуществления обработки заготовки ее устанавливают в центровочную канавку кольца, что исключает ее смещение в радиальном направлении. Крепят деталь фиксирующими элементами - кулачками, и осуществляют ее обработку (см. патент РФ на полезную модель №42971, кл. B23B 31/02, 2004 г., наиболее близкий аналог).
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно обеспечивает базирование заготовки только по одной базовой поверхности, что не позволяет использовать его для крепления заготовок с базирующими поверхностями, расположенными в разных плоскостях, а также использование известного устройства не позволяет вести обработку нежестких крупногабаритных заготовок с высокой точностью и производительностью.
Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения установки с высокой точностью нежестких тонкостенных заготовок больших габаритов, содержащих несколько базовых поверхностей, которые расположены на разных уровнях, а также повышение точности и производительности обработки.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для крепления нежестких заготовок, содержащем корпус, на котором имеется опорная поверхность, предназначенная для установки базовой поверхностью заготовки с последующим ее креплением, новым является то, что устройство оснащено опорами, установленными в корпусе с возможностью контакта с базовыми поверхностями заготовки, подпружиненными относительно корпуса, в опорах выполнен паз, одна из поверхностей которого выполнена наклонной, причем устройство оснащено механизмом фиксации опор в рабочем положении, выполненным в виде установленных в корпусе с возможностью перемещения и подпружиненных относительно него клиньев, каждый из клиньев имеет возможность взаимодействия с наклонной поверхностью паза опоры и оснащен роликом, при этом устройство снабжено кольцом, установленным на корпусе с возможностью поворота относительно него и подпружиненным относительно корпуса, в кольце выполнены пазы, имеющие наклонную поверхность, контактирующую с роликами клиньев.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - устройство для крепления нежестких заготовок, вид в плане;
- на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1;
- на фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг. 1;
- на фиг. 4 - сечение В-В по фиг. 3;
- на фиг. 5 - сечение Г-Г по фиг. 3.
Ниже будет раскрыта конструкция устройства для крепления нежесткой крупногабаритной тонкостенной заготовки - диска газотурбинного двигателя. Данная заготовка имеет несколько базовых плоскостей, которые расположены на разных уровнях. Для облегчения понимания сущности заявленного решения внешнюю кольцевую базовую плоскость заготовки обозначим как «Д», среднюю кольцевую базовую плоскость обозначим как «Е», внутреннюю кольцевую базовую плоскость обозначим как «Ж». Для соответствующих опорных поверхностей устройства, предназначенных для установки на них базовых плоскостей «Д», «Е», «Ж» заготовки, приняты аналогичные обозначения.
Проблемой базирования таких заготовок являлось то, что при установке их в устройство практически невозможно было обеспечить в процессе обработки постоянный контакт базовых поверхностей заготовки с опорными поверхностями устройства. Для решения данной проблемы и разработано заявляемое устройство для крепления нежестких заготовок. Естественно, что данное устройство может быть использовано и для крепления иных сходных по типу базирования заготовок.
Устройство для крепления нежестких заготовок состоит из корпуса 1, который может быть выполнен различным образом. Выполнение корпуса зависит от типа станка, на который предполагается устанавливать устройство. Так, например, для установки на шпиндель токарного станка корпус выполняют в виде планшайбы с центральным базирующим отверстием, которым оно монтируется на шпиндель станка. В случае необходимости установки приспособления на столе расточного или сверлильного станка на корпусе выполняют места (не показаны) для установки устройства на столе данных станков с последующей его фиксацией.
На торце корпуса 1 имеется кольцевая опорная поверхность «Д», предназначенная для установки заготовки по ее базовой поверхности «Д». Для установки заготовки по базовым поверхностям «Е» и «Ж» в устройстве предусмотрены расположенные по окружностям в радиальных расточках корпуса опоры 2. Естественно, что диаметры окружностей, по размеру которых расположены опоры, выбираются таким образом, чтобы при установке заготовки в приспособление, ее базовые поверхности «Е» и «Ж» располагались напротив опор 2. Опорная поверхность «Д», установочные поверхности «Е» и «Ж» опор 2 находятся на разных уровнях по отношению к торцу корпуса. Опоры 2 конструктивно идентичны. Каждая из опор 2 имеет бурт 3, размещенный в расточке корпуса 1. В каждой из опор выполнен паз 4, одна из поверхностей которого выполнена наклонной. Каждая из опор подпружинена относительно корпуса пружиной 5, упирающейся в установленную в расточке корпуса шайбу 6 (см. фиг. 4). Усилие каждой пружины 5 должно быть достаточным для поджима опоры к базовой поверхности заготовки, но оно не должно приводить к деформации заготовки. Расчет усилия поджима пружин 5 осуществляется известным образом и не представляет сложностей для специалистов.
Бурт 3 препятствует выпадению опоры 2 из гнезда планшайбы.
В корпусе 1 выполнены радиальные сходящиеся к центральной оси корпуса отверстия (позицией не обозначены), число которых равно количеству опор 2. В каждом из отверстий корпуса, преимущественно, компланарно, с возможностью перемещения расположен клин 7. Клин 7 имеет возможность захода в паз 4 опоры и взаимодействия с ее наклонной поверхностью для образования клиновой пары. Конструктивно клинья 7 идентичны друг другу. Каждый из клиньев содержит бурт 8, на который торцом опирается пружина сжатия 9. Усилие пружины 9 выбирается известным образом и должно быть достаточным для перемещения клина 7. Противоположный торец пружины сжатия 9 опирается в запорное кольцо 10, зафиксированное на корпусе 1.
На хвостовой части клина 7 имеется ролик 11, который выполнен с возможностью периодического взаимодействия с наклонной поверхностью паза 12, выполненного в кольце 13.
Кольцо 13 смонтировано на корпусе 1 с возможностью ограниченного поворота относительно него и подпружинено относительно корпуса пружинами 14. Величина поворота кольца относительно корпуса определяется длиной паза «И», выполненного на корпусе 1. В пазу размещен упор 15, закрепленный на кольце 13. Конструкция устройства может предусматривать несколько пазов «И», равномерно выполненных по наружной поверхности корпуса, в каждом из которых расположен упор 15. На наружной образующей кольца 13 имеются места (отверстия и/или выступы не показаны) для облегчения его поворота относительно корпуса и удержания в повернутом положении.
Кольцо 13, наклонная поверхность паза 12, ролик 11 клина 7 и, собственно, клин образуют механизм фиксации опор 2 в рабочем положении.
Устройство для крепления нежестких заготовок работает следующим образом.
Для работы устройство монтируют, например, на шпиндель токарного станка. Перед установкой заготовки в устройство за выполненные на кольце места поворачивают кольцо 13 относительно корпуса 1 на угол, определенный длиной паза «И», и удерживают его в этом положении. Для удобства работы и облегчения удержания кольца в данном положении на корпусе 1 может быть предусмотрена защелка (не показана). При повороте кольца 13 наклонная поверхность пазов 12 взаимодействует с роликами 11 клиньев и выводит клинья 7 из пазов 4 опор 2, освобождая их. В результате все опоры 2 под действием пружин 5 одновременно выводятся в рабочее положение из корпуса до контакта буртов 3 с расточками корпуса 1, в которых они расположены. В данном положении опоры 2 максимально выступают над торцевой поверхностью корпуса 1. Заготовку устанавливают базовой поверхностью «Д» на внешнюю кольцевую опорную поверхность «Д» устройства и фиксируют в устройстве крепежными элементами (см. фиг. 2 - крепежные элементы позициями не обозначены).
При контакте заготовки с поверхностью «Д» устройства осуществляется контакт ее базовых поверхностей «Е» и «Ж» с установочными поверхностями опор 2. Учитывая, что опоры 2 подпружинены, при контакте с базовыми поверхностями заготовки, они проседают, обеспечивая контакт с базовыми поверхностями всех опор на всех уровнях, причем усилие пружин подобрано таким образом, что при контакте опор 2 с заготовкой исключается деформация последней.
Отпускают кольцо 13, которое под действием пружин 14 поворачивается в рабочее положение (см. фиг. 5) до контакта упоров 15 со стенкой паза «И». При этом наклонные поверхности пазов 12 освобождают ролики 11, и клинья 7 под действием пружин сжатия 9 вводятся в пазы 4 опор 2 и, контактируя с их наклонной поверхностью, фиксируют опоры 2 в рабочем положении. Клинья 7 исключают проседание опор 2, а следовательно, и деформацию тонкостенной заготовки под действием сил резания при ее обработке.
Заготовка установлена в устройстве. Осуществляют обработку заготовки.
Необходимо также отметить, что в процессе обработки значительно уменьшается вибрация заготовки, так как колебания автоматически демпфируется клиньями.
Устройство просто и удобно в работе, его конструкция обеспечивает одновременное и гарантированное поджатие всех опор к базовым поверхностям заготовки, что повышает точность и производительность обработки.