АДАПТИВНЫЙ СУППОРТ

Полезная модель относится к технологической оснастке для металлорежущего оборудования и может быть использована в процессе восстановительной обработки крупногабаритных тел вращения без их демонтажа, например, бандажей и роликов цементных печей, совместно с приставными или мобильными станками.
Известен самоустанавливающийся динамический суппорт [Шрубченко И.В., Дуганов В.Я., Архипова Н.А. Обработка поверхностей катания бандажей вращающихся печей динамическими самоустанавливающимися суппортами. Промышленность строительных материалов. Сер.1. Цементная промышленность. Экспресс-обзор, М., 2000, Вып. 1-2, с.50-54]. Самоустанавливающийся динамический суппорт устанавливается на поперечный суппорт мобильного станка типа УВС-01 и состоит из кронштейна, снабженного пинолью, неподвижной относительно кронштейна, и пружины, неподвижно установленной между пинолью и кронштейном самоустанавливающегося динамического суппорта. На конце пиноли подвижно, закреплена траверса, по краям которой подвижно установлены два опорных узла с возможностью качания относительно точек крепления. Посередине траверсы неподвижно установлен резцедержатель с резцом. Опорные узлы представляют собой сдвоенные балансиры, к концам которых прикреплены с возможностью вращения относительно собственных осей по два ролика. Недостатками самоустанавливающегося динамического суппорта являются: недостаточная точность механической обработки, связанная с невозможностью обеспечения заданного радиуса и точности формы обработанной поверхности; невысокая производительность, связанная с неустойчивостью процесса резания
Известен следящий суппорт [Патент U1 №58420 РФ на полезную модель B23Q 1/76 (2006.01) / Санин С.Н., Бондаренко В.Н., Погонин А.А. // Заявка 2006120063/22 07.06.2006; Опубл. 27.11.2006 - Бюл. №33.], выбранный в качестве прототипа. Следящий суппорт, содержит подпружиненный кронштейн с пинолью, траверсу, кинематически связанную с опорными узлами в виде роликов и резцедержатель с резцом. На конце пиноли шарнирно закреплен корпус, а траверса установлена с возможностью качания внутри корпуса, причем траверса одним концом шарнирно соединена с подпружиненным толкателем, несущим следящий ролик, а другим концом связана со вторым подпружиненным толкателем, несущим опорный ролик, при этом между роликами в корпусе размещен подпружиненный резцедержатель, связанный с одним плечом качающегося рычага, второе плечо которого шарнирно соединено с подпружиненным толкателем, контактирующим с регулируемым упором, закрепленным в корпусе.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «Адаптивный суппорт содержит кронштейн, пиноль и корпус с размещенным в нем подвижным резцедержателем, несущим резец и взаимодействующим с качающимся рычагом, кинематически соединенным со следящим толкателем, связанным посредством качающегося коромысла с базовым толкателем».
Недостатками прототипа являются невозможность получения точной формы обрабатываемой поверхности и невысокая надежность суппорта.
Это связано с тем, что шарнирное соединение корпуса с пинолью приводит к дополнительному нагружению пиноли в поперечном направлении, а расположение шарнира в задней части корпуса приводит к неустойчивости следящего суппорта в процессе работы и возможности опрокидывания. Конструкцией шарниров в сопряжении рычагов и толкателей не предусмотрена защита толкателей от поворота относительно их осей, что может привести к неправильному положению роликов, их стопорению и выходу из строя всего следящего суппорта. Отсутствие возможности регулировки зазоров в соединении подвижного резцедержателя с корпусом приведет к снижению виброустойчивости системы, появлению «ряби» на поверхности бандажа и ускоренному износу резца.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель является создание надежного адаптивного суппорта, который позволит повысить точность формы обрабатываемой поверхности и будет проще в настройке.
Повышение точности формы обрабатываемой поверхности, повышение надежности суппорта, упрощение его настройки обеспечивается за счет технического эффекта, выражающегося в обеспечении постоянства кинематических углов, снижении износа сопрягаемых поверхностей, повышении виброустойчивости и исключении относительных «проворотов» толкателей относительно собственных осей.
Указанная задача решается за счет того, что кронштейн шарнирно соединен с пинолью, несущей подпружиненный корпус, снабженный регулируемыми антифрикционными прокладками, сопряженными с установочными плоскостями разъемного резцедержателя, при этом качающийся рычаг контактирует со следящим толкателем по двум плоским противолежащим лыскам, выполненным на наружной поверхности толкателя, а концы качающегося коромысла входят в П-образные пазы на концах каждого подпружиненного толкателя, несущего на втором конце контактный ролик.
Такое конструктивное выполнение адаптивного суппорта обеспечивает заданный принцип его работы, причем отдельные конструктивные решения позволяют обеспечить надежность его работы. В частности, рычаг, соединяющий следящий толкатель с резцедержателем, передающий значительные усилия, снабжен подшипниками скольжения, например, втулками, установленными в корпус и снижающими силы трения в сопряжении с осью рычага, поперечное сечение рычага достаточно велико для передачи больших усилий.
Адаптивный суппорт содержит кронштейн с базовой плоскостью, шарнирно соединенный с пинолью. Такое соединение обеспечивает ориентирование резца адаптивного суппорта по нормали к обрабатываемой поверхности, что важно для обеспечения постоянства кинематических углов режущей части резца и, как следствие, позволяет повысить точность формы обрабатываемой поверхности и надежность самого адаптивного суппорта.
В пиноли имеются два отверстия, в которых размещены подпружиненные скалки, посредством которых пиноль связана с корпусом. За счет пружин, установленных на скалках, корпус имеет возможность перемещаться относительно пиноли. В пазу корпуса установлен разъемный резцедержатель, несущий резец. Сопряжение установочных плоскостей резцедержателя с пазом корпуса осуществляется через регулируемые антифрикционные прокладки. Регулирование их положения производится с помощью регулировочных винтов таким образом, чтобы резцедержатель имел возможность продольного перемещения. Выбор зазоров в сопряжении установочных плоскостей резцедержателя и паза корпуса способствует повышению контактной жесткости, виброустойчивости, а следовательно способствует повышению точности формы обрабатываемой поверхности.
При этом резцедержатель выполнен разъемным и снабжен клиновым зажимом. Клиновый зажим позволяет выполнять зажим резца внутри резцедержателя сбоку, а не сверху, как в токарных станках, что упрощает установку резца в резцедержатель и настройку самого адаптивного суппорта. Двойной клин зажима позволяет удвоить усилие зажима и равномерно прижать резец к базовым плоскостям резцедержателя, что предотвращает его смещение от сил резания и дополнительно повышает надежность адаптивного суппорта.
Кроме того в корпусе размещены толкатели: следящий и базовый, уравновешенные в исходном положении пружинами. Внутри корпуса на оси установлен качающийся рычаг. Одним плечом качающийся рычаг контактирует со следящим толкателем посредством двух плоских противолежащих лысок, выполненных на наружной поверхности толкателя. Вторым плечом качающийся рычаг взаимодействует с торцом резцедержателя. Тело толкателя имеет сечение обеспечивающее большую площадь контакта качающегося рычага с боковыми гранями лысок толкателя, что также повышает надежность адаптивного суппорта.
Подпружиненные толкатели: следящий и базовый оснащены контактными роликами для взаимодействия с обрабатываемой поверхностью. На противоположных концах толкателей и выполнены П-образные пазы, в которые входят концы качающегося коромысла, закрепленного посредством оси в корпусе. Такое решение позволяет предотвратить поворот следящего и базового толкателей относительно их осей, а следовательно предотвратить стопорение контактных роликов и в целом повышает надежность адаптивного суппорта.
Все отверстия в парах трения, например, в сопряжениях толкателей с корпусом и скалок с пинолью, снабжены втулками из антифирикционного материала, установленными неподвижно в соответствующих отверстиях и закрепленными любыми способами, например за счет посадки с натягом или с использованием винтов.
На фиг.1 изображен адаптивный суппорт в контакте с обрабатываемой поверхностью; на фиг.2 изображен вид трехмерной модели следящего суппорта со стороны пиноли; на фиг.3 изображен вид А с фиг.1 на адаптивный суппорт; на фиг.4 изображено продольное сечение следящего толкателя в зоне контакта с качающимся рычагом, разрез Б-Б с фиг.1.
Адаптивный суппорт содержит кронштейн 1 с базовой плоскостью, шарнирно соединенный с пинолью 2. В пиноли 2 имеются два отверстия, в которых размещены подпружиненные скалки 3, посредством которых пиноль 2 связана с корпусом 4. За счет пружин 5, установленных на скалках 3, корпус 4 имеет возможность перемещаться относительно пиноли 2. В пазу корпуса 4 установлен разъемный резцедержатель 6, несущий резец 7. Сопряжение установочных плоскостей резцедержателя 6 с пазом корпуса 4 осуществляется через регулируемые антифрикционные прокладки 8. Регулирование их положения производится с помощью регулировочных винтов 9 таким образом, чтобы резцедержатель 6 имел возможность продольного перемещения. При этом резцедержатель 6 выполнен разъемным, и снабжен клиновым зажимом 10, что повышает надежность адаптивного суппорта и упрощает его настройку. Кроме того в корпусе 4 размещены толкатели: следящий 11 и базовый 12, уравновешенные в исходном положении пружинами 13.
Внутри корпуса 4 на оси 14 установлен качающийся рычаг 15. Одним плечом качающийся рычаг 15 контактирует со следящим толкателем 11 посредством двух плоских противолежащих лысок, выполненных на наружной поверхности толкателя 11. Вторым плечом качающийся рычаг 15 взаимодействует с торцом резцедержателя 6.
Подпружиненные толкатели: следящий 11 и базовый 12 оснащены контактными роликами 16 для взаимодействия с обрабатываемой поверхностью 17. На противоположных концах толкателей 11 и 12 выполнены П-образные пазы, в которые входят концы качающегося коромысла 18, закрепленного посредством оси 19 в корпусе 4.
Адаптивный суппорт монтируется и работает следующим образом. Адаптивный суппорт устанавливается базовой плоскостью кронштейна 1 на подвижном суппорте мобильного станка и закрепляется с помощью трех пар болтов. Резец 7 устанавливается в разъемный резцедержатель 6 и зажимается клиновым зажимом 10. Затем производится регулирование зазора в сопряжении резцедержателя 6 с корпусом за счет регулировочных винтов 10, контактирующих с антифрикционными прокладками 8. За счет вылета резца 7 адаптивный суппорт настраивается на номинальный радиус кривизны обрабатываемой поверхности 17, например, поверхностью катания бандажа вращающейся цементной печи во время ее работы. С помощью поперечной подачи мобильного станка адаптивный суппорт подводится к обрабатываемой поверхности 17 до соприкосновения с ней роликов 16 толкателей 11 и 12, после чего следует постепенное сжатие пружин 5 пиноли 2 до величины необходимой для безотрывного соприкосновения роликов 16 адаптивного суппорта с обрабатываемой поверхностью 17.
Обрабатываемая поверхность 17 движется относительно адаптивного суппорта. Если обрабатываемая поверхность идеально круглая без малейшего эксцентриситета и дефекта, то происходит проскальзывание резца 7 относительно нее и резание не происходит. При возникновении на пути следящего толкателя 11 выпуклости он отклоняется от своего положения равновесия в сторону корпуса 4 и, воздействуя на качающийся рычаг 15, передает свое смещение резцедержателю 6 с резцом 7, который, двигаясь в сторону противоположную направлению смещения следящего толкателя 11 врезается в обрабатываемую поверхность 17, срезая часть выпуклости на ее подъеме. Кроме того, следящий толкатель 11 воздействует на коромысло 18, которое, качаясь относительно своей оси 19, передает усилие на базовый толкатель 12 и заставляет его выдвигаться в сторону обрабатываемой поверхности 17. При этом корпус 4 адаптивного суппорта, сжимая пружины 5 пиноли 2, отходит от обрабатываемой поверхности 17. За счет этого уменьшается глубина резания и компенсируется часть погрешности, возникающей ввиду запаздывания резца 7 относительно следящего толкателя 11 по длине обрабатываемой поверхности 17. Уравновешивание толкателей 11 и 12 с резцедержателем происходит за счет пружин 13.
Если на пути следящего толкателя 11 попадается впадина, то резец 7 отводится от обрабатываемой поверхности 17 и резание не происходит либо снимается стружка на поверхности спуска данной впадины. Причем глубина резания будет меньше величины смещения следящего толкателя 11.
При наличии дефектов на поверхности детали, в том числе овальности или эксцентричности, адаптивный суппорт обрабатывает деталь до максимальной вписанной окружности. С помощью продольной подачи станка процесс резания распространяют на всю ширину обрабатываемой детали.
Шарнирное соединение корпуса 4 и пиноли 2 обеспечивает ориентирование резца 7 по нормали к обрабатываемой поверхности 17, что важно для постоянства кинематических углов режущей части резца.