Устройство для токарной обработки длинномерных нежестких валов

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.
Известно 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, опубл. 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.
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 (патент RU 137217 U 1, В23В1/00, опубл. 10.02.2014).
Известна схема токарной обработки деталей тел вращения на многорезцовых станках с закреплением режущих инструментов в резцедержателях, размещенных на двух суппортах, суппорте продольного точения и суппорте поперечного точения. При этой схеме, поскольку суппорты работают последовательно, детали в процессе обработки могут деформироваться от сил резания, действующих как от продольного, так и поперечного суппортов (см. Режущий инструмент в 2 ч., Ч. 2 : учебник для академического бакалавриата / С. Н. Григорьев [и др.] ; под общ. ред. Н. А. Чемборисова. - М. : Юрайт, 2017. - 246 с.)
Недостатком данной схемы является повышенная трудоемкость наладки станка, трудность обеспечения требуемой точности размеров и формы обрабатываемых поверхностей вала.
Наиболее близким аналогом является устройство для токарной обработки длинномерных нежестких валов, содержащее корпус, в котором друг против друга относительно оси обрабатываемого вала посредством прижимных болтов закреплены резцы (CN 209452829, B23B 29/26, 01.10.22019).
Недостатком данной схемы является повышенная трудоемкость наладки станка, трудность обеспечения требуемой точности размеров и формы обрабатываемых поверхностей вала.
Задача полезной модели - снижение трудоемкости наладки станков, повышение точности обрабатываемой поверхности.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для токарной обработки длинномерных нежестких валов, содержащее корпус, в котором друг против друга относительно оси вращения обрабатываемого вала посредством прижимных болтов закреплены резцы, дополнительно оно снабжено двумя прижимами, в которых размещены упомянутые прижимные болты, и крепежными болтами для крепления прижимов к корпусу, при этом резцы установлены в корпусе с возможностью регулирования своего положения относительно оси вращения обрабатываемого вала, а вершины кромок резцов расположены симметрично в одной плоскости сечения, перпендикулярной упомянутой оси вращения обрабатываемого вала.
1. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является ускорение процесса наладки станка, так как режущие инструменты-резцы размещаются в резцедержателе на одном продольном суппорте в специальном резцовом блоке, позволяющем двум резцам располагаться друг против друга относительно оси обрабатываемого вала.
2. Технический результат достигается тем, что силы резания резцов направлены друг против друга и не позволяют оси обрабатываемого вала изгибаться под действием сил резания, что повышает точность формы и размеров обрабатываемого вала. Такое расположение резцов в инструментальной наладке способствует также снижению вибраций и повышает виброустойчивость технологической системы, что, в свою очередь, обеспечивает снижение шероховатости обработанной поверхности, по сравнению с рассмотренными выше схемами.
3. Наилучший результат достигается тем, что резцы размещают так, чтобы вершины режущих кромок располагались симметрично, равноудаленно, на одном расстоянии относительно оси вращения обрабатываемого вала в соответствии с расчетным настроечным размером.
4. Наилучший результат достигается также тем, что резцы размещают так, чтобы вершины режущих кромок находились в одной плоскости сечения перпендикулярной оси вращения обрабатываемого вала.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на:
фиг. 1 - общий вид резцового блока (основной вид - со стороны шпинделя токарного станка);
фиг. 2 - общий вид резцового блока (вид сверху токарного станка);
фиг. 3 - общий вид резцового блока (вид со стороны переднего суппорта токарного станка);
фиг. 4 - общий вид резцового блока (трехмерная компьютерная модель);
фиг. 5 - схема процесса обработки (вид сверху токарного станка).
Устройство (см. фиг. 1-4) состоит из корпуса 1 и резцедержателя, выполненного в виде двух прижимов 2. Резцы 3 закрепляются в резцедержателе друг против друга относительно оси обрабатываемого вала, так, чтобы вершины регулируемых кромок резцов находились симметрично в одной плоскости сечения и перпендикулярно оси вращения обрабатываемого вала. Закрепление и регулировка положения резцов 3 осуществляется с помощью крепежных и прижимных болтов 4, 5. Обрабатываемый длинномерный вал 6 закреплен одним концом в шпинделе 7 станка, другим - подпирается центром 8 задней бабки токарного станка. Конструктивное исполнение составляющих деталей принципиальной схемы резцового блока, представленного на фиг. 1-4, может быть различным.
Устройство работает следующим образом. Собранный из этих элементов, резцовый блок крепится на суппорте токарного станка с возможностью перемещения вдоль продольной оси обрабатываемой детали. Настройка устройства на обрабатываемый размер детали осуществляется с помощью эталона (шаблона) 6, закрепляемого в шпинделе передней бабки станка и прижимных болтов 5, позволяющих сдвигать в стороны и устанавливать резцы 3 на заданный размер. После этого эталон (шаблон) 6 заменяется заготовкой обрабатываемой детали и устройство готово к работе.
Схема процесса обработки представлена на фиг. 5. Обрабатываемый длинномерный вал 6 закрепляется одним концом в шпинделе станка 7, другим - подпирается центром 8 задней бабки токарного станка. В начале процесса обработки суппорт с закрепленным на нем устройством находится в крайнем положении около задней бабки станка. После включения оборотов шпинделя Dr и передней подачи суппорта станка Ds устройство в процессе обработки перемещается в направлении шпинделя станка, выполняя одновременно роль подвижной опоры (люнеты) для обрабатываемого вала. Это плюс симметричное расположение резцов 3, а следовательно, и сил резания исключают возможную деформацию длинномерного вала, а следовательно повышают точность обработки.
Предложенное устройство может применяться кроме традиционных, также и на станках с автоматической подачей заготовки через шпиндель станка. В этом случае, единственное отличие заключается в отсутствии закрепления свободного конца заготовки в задней бабке.
Источники информации,
принятые во внимание при составлении описания заявки
1. Попов М.Е., Попов А.М. Проектирование операций обработки деталей на токарных станках с ЧПУ: Учеб. пособие.- ДГТУ, Ростов-на-Дону, 2002.- 112 с.
2. Резание материалов. Режущий инструмент в 2 ч., Ч. 1 : учебник для академического бакалавриата / С. Н. Григорьев [и др.] ; под общ. ред. Н. А. Чемборисова. - М.: Юрайт, 2017. - 263 с.
3. Резание материалов. Режущий инструмент в 2 ч., Ч. 2 : учебник для академического бакалавриата / С. Н. Григорьев [и др.] ; под общ. ред. Н. А. Чемборисова. - М.: Юрайт, 2017. - 246 с.
4. Жолобов А. А. Прогнозирование и обеспечение качества технологических систем на этапах их проектирования и изготовления: монография / А. А. Жолобов. - Могилев: Белорус. - Рос. ун-т, 2005. - 304 с.
5. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. - Т.1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985 (2001).
6. Попов М.Е., Попов А.М. Управление точностью технологического размера при изготовлении деталей на металлорежущих станках: Учебное пособие. Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ. 2006.-204 с.