УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области станкостроения, а именно - к устройствам для обработки материалов резанием, и может быть использована при обработке на токарных станках нежестких длинномерных деталей повышенной точности.
Из уровня техники известно устройство для обработки длинномерных деталей на токарном станке, включающее каретку, суппорт, размещенный на каретке, а также закрепленный на суппорте посредством державки режущий инструмент. При этом для гашения вибрации обрабатываемой детали в процессе обработки на каретке закреплен люнет. Указанный люнет снабжен подпружиненными роликами, оказывающими силовое воздействие на деталь с противоположных сторон в зоне обработки (JP 09-029503 А, В23В 1/00, 04.02.1997,).
Недостатком описанного технического решения является то, что оно не позволяет обеспечить точное центрирование длинномерной детали, а именно - избежать ее прогиба, что в результате негативно сказывается на качестве обработки.
Кроме того из уровня техники известно техническое решение, наиболее близкое по технической сути и решаемой задаче к заявленной полезной модели, которое представляет собой устройство для токарной обработки нежестких деталей, содержащее базовый корпус, резцедержатель, установленный с возможностью перемещения на направляющих базового корпуса, упругий элемент и электромагнит с подвижным элементом, ориентированный параллельно упомянутым направляющим. Силовая характеристика упругого элемента и развиваемое на рабочем отрезке усилие электромагнита выбраны из условия постоянства их суммарного усилия на величине хода резцедержателя. Кроме того, данное устройство снабжено рычагом, связывающим электромагнит с резцедержателем. Подвижный элемент электромагнита выполнен с конической формой рабочего конца. Базовый корпус предназначен для закрепления его в резцедержателе станка (RU 2226140 C1, В23В 1/00, 27.03.2004).
Недостатком описанного технического решения является низкое качество обработки детали, что происходит также ввиду отсутствия средств для предотвращения прогиба длинномерной детали в процессе ее обработки.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение качества обработки за счет точного центрирования длинномерной детали в процессе ее обработки, а именно предотвращения ее прогиба.
Указанный технический результат достигается посредством устройства для токарной обработки длинномерных деталей, которое содержит суппорт с направляющими, подпружиненный резцедержатель с резцом, установленный на суппорте, при этом резцедержатель установлен на суппорте с возможностью перемещения вдоль продольной оси обрабатываемой детали, а также электромагнит, установленный с возможностью воздействия на резцедержатель, при этом, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит подпружиненную роликовую опору, установленную на суппорте напротив резца с возможностью механического воздействия на поверхность обрабатываемой детали в зоне обработки.
Заявленная полезная модель поясняется графическим изображением, где на фиг. 1 представлена схема устройства для токарной обработки длинномерных деталей.
Заявленное устройство содержит суппорт 1 с продольными направляющими 2, резцедержатель 3 с резцом 4. Резец 3 установлен на суппорте 1. Резцедержатель 3 установлен на суппорте 1 с возможностью перемещения вдоль продольной оси обрабатываемой детали 5. Также устройство содержит электромагнит 6, установленный с возможностью воздействия на резцедержатель 3. Кроме того заявленное устройство содержит подпружиненную роликовую опору 7, установленную на суппорте 1 напротив резца 4 с возможностью механического воздействия на поверхность обрабатываемой детали 5 в зоне обработки.
Роликовая опора 7 установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно продольной оси обрабатываемой детали 5 для передачи на нее силового воздействия. С этой целью роликовая опора 7 снабжена пружиной 8. При этом регулирование начального усилия пружины 8 осуществляется посредством винта 9.
Резцедержатель 3 оснащен пружиной 10.
Для регулирования начального усилия пружина 10 также снабжена винтом 11.
Электромагнит 6 воздействует на резцедержатель 3 посредством усиливающего рычага 12.
Пружина 10 с винтом И регулировки усилия и электромагнит 6 с усиливающим рычагом 12, максимальный ход которых ограничен винтом 13, выполняют функцию силового привода, установленного между резцедержателем 3 и суппортом 1.
м
В устройстве используется электромагнит 6, преимущественно, с замкнутым магнитопроводом и подвижным элементом с конической формой рабочего конца. Если электромагнит с плоским ярмом при различных напряжениях имеет силовые характеристики с рабочим участком 1,5…2,5 мм, то электромагнит 8 с конической формой рабочего конца при аналогичных размерных и энергетических параметрах имеет квазилинейный участок от 5,5 до 7,5 мм, т.е. в 3…4 раза больший. Увеличение рабочего участка электромагнита 6 может быть использовано для увеличения абсолютного значения составляющей Р силового привода за счет усиливающего рычага 12 с коэффициентом усиления, равным двум. Использование рычажно-электромагнитной подсистемы в силовом приводе обеспечивает работоспособность устройства в реальных условиях чистовой токарной обработки сталей и сплавов с глубинами резания до 2 мм.
X
c
п
м
х
В устройстве предусмотрена возможность использования от одной до трех пружин 10, а также одного или двух электромагнитов 6 в соответствующих частях силового привода в зависимости от условий обработки конкретных партий деталей. Силовой привод устройства настраивается на номинальное значение продольной составляющей силы резания R, рассчитанной по типовым нормативам режимов резания или определенной экспериментальным путем для номинальных глубины резания t и физико-механических свойств (твердости) материала заготовки при установленной величине подачи S:р+p=-р
П
M
При этом величина силы реакции устройства P+p=const, так как пружина 10 привода имеет линейно возрастающую силовую характеристику как функцию относительного перемещения резцедержателя 3, а электромагнит привода - нелинейно убывающую силовую характеристику, на которой можно выделить квазилинейный рабочий участок.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Устройство для токарной обработки длинномерных деталей как автономный узел размещают на каретке универсального токарного станка в продольном направлении (на чертеже не обозначены).
Обрабатываемую длинномерную деталь 5 устанавливают в центрах передней шпиндельной бабки и задней бабки (на чертеже не обозначены). В процессе обработки детали 5 резец 4, снимающий стружку, оказывает на нее силовое воздействие, вследствие чего деталь 5 деформируется. Степень деформации (прогиб) обрабатываемой детали 5 зависит от места нахождения резца 4. При нахождении резца 4 в середине детали 5 она изгибается на максимальную величину, а когда резец 4 находится около одного из торцов детали 5, она практически не изгибается.
В зависимости от степени прогиба детали 5 роликовая опора 7 оказывает на нее соответствующее силовое воздействие.
Начальное усилие пружины 8 устанавливают равным начальному усилию пружины 10. Усилия пружин 8 и 10 регламентированы технологическими параметрами процесса и могут варьироваться в процессе обработки.
Описанный узел силового воздействия, представляющий собой подпружиненную роликовую опору, оказывает давление на обрабатываемую деталь 8, способствуя удержанию ее оси в том положении, в котором она была до начала обработки.
п
м
п
м
По выполненным на суппорте направляющим 2 перемещается резцедержатель 3 с пазом под резец 4. В статическом состоянии резцедержатель 3 поджимается к ограничительному винту 13 силовым приводом, состоящим из двух частей: упругого элемента 10 с винтом 11 регулировки его начального усилия и электромагнита 6 с усиливающим рычагом 12. Каждая часть силового привода обеспечивает на резцедержателе 3 соответствующие коллинеарные силы Р (пружины) и Р (магнита), т.е. суммарно силовой привод развивает усилие Р+Р, которое определяет реакцию устройства на продольную составляющую силы резания.
c
При мгновенном отклонении глубины резания или (и) твердости материала от номинальных значений изменяется сила резания, в том числе ее продольная составляющая, на величину дифференциала силы. Нарушается силовой баланс в технологической системе, и резцедержатель 3 смещается относительно суппорта 1 на величину, которая составляет дифференциал подачи dS, при этом знак дифференциала подачи противоположен знаку дифференциала силы резания. Таким образом, реальная подача при резании становится равной S+dS, что вызывает соответствующее изменение силы резания и ее продольной составляющей, то есть происходит силовая стабилизация процесса резания и, как следствие, - повышение точности обрабатываемых поверхностей.
Важной характеристикой устройства является величина быстродействия как промежутка времени от возникновения возмущающего воздействия по глубине резания до компенсации изменения продольной составляющей силы резания, составившая в экспериментальном устройстве 0,0004 с (0,4 мс) и расширяющая технологические возможности устройства.
Таким образом, описанная выше конструкция обеспечивает постоянный дополнительный подпор непосредственно в зоне максимального силового воздействия на обрабатываемую деталь, т.е. в зоне резания, посредством воздействия на зону резания и резца и опорного ролика, что в итоге приводит к более точному центрированию длинномерной детали и, следовательно, к повышению качества обработки детали.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
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 лазерной наплавки;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки 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 условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.