УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ
HOLES MACHINING DEVICE

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки, в том числе финишной (хонингования, притирки), глубоких отверстий малого диаметра.
Известен притирочный станок мод. 3820Д, содержащий установленный в корпусе инструментальный шпиндель. Шпиндель имеет возможность вращения и осевого возвратно-поступательного перемещения. Механизм вращения шпинделя выполнен в виде электродвигателя, кинематически через коробку скоростей, шлицевой вал и зубчатую передачу постоянного зацепления связанного со шпинделем. Механизм возвратно-поступательного перемещения шпинделя выполнен в виде гидроцилиндра. Величина осевого рабочего хода шпинделя настраивается посредством кулачков.
В результате анализа известного станка необходимо отметить, что он обеспечивает обработку отверстий с большим диапазоном диаметров и длин. Однако конструктивная сложность и большие габариты являются препятствием в случае узкого его применения для обработки одного типа деталей на весь срок эксплуатации.
Известно устройство для обработки глубоких отверстий хонингованием, содержащее корпус, в котором с возможностью осцилляции (осевого возвратно-поступательного перемещения) установлен полый инструментальный стебель (аналог шпинделя), а также смонтированные в корпусе механизм разведения брусков хона и механизм осцилляции инструментального стебля, выполненный в виде электродвигателя, кинематически связанного с валом, имеющим эксцентриковую часть, на которой установлен шатун, кинематически посредством вилки связанный с хвостовиком инструментального стебля.
Для работы устройства установленный в инструментальном стебле инструмент вводят в обрабатываемое отверстие. Механизмом разведения обеспечивают заданное усилие прижима брусков хона к обрабатываемой поверхности. Включают механизм осцилляции, в результате чего от двигателя через ременную передачу и систему зубчатых колес приводится во вращение вал с эксцентриком. Вращение эксцентрика через шатун приводит к возвратно-поступательному перемещению (осцилляции) вилки, а следовательно, и инструментального стебля с инструментом, который осуществляет обработку отверстия (см. патент РФ на полезную модель №51551, кл. B24B 33/02, 2006 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно довольно сложно конструктивно, имеет ограниченную область применения, а также не обеспечивает качественной обработки отверстий за счет наличия только одного рабочего движения - возвратно-поступательного перемещения инструментального стебля.
Техническим результатом настоящего изобретения является разработка устройства для обработки отверстий, негабаритного, простого конструктивно, легкого в управлении и обеспечивающего высокое качество обработки отверстий широкой гаммой инструментов.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для обработки отверстий, содержащем корпус, инструментальный шпиндель и механизм возвратно-поступательного перемещения шпинделя, включающий приводной двигатель новым является то, что устройство оснащено кареткой, размещенной на корпусе, механизм возвратно-поступательного перемещения инструментального шпинделя выполнен в виде червячной передачи, тяги и качалки, причем червячная передача смонтирована в каретке, червяк установлен с возможностью вращения от шпинделя и выполнен с осевой полостью, в которой с возможностью осевого перемещения установлен инструментальный шпиндель, на валу червячного колеса имеется эксцентриковая ось, соединенная с тягой, с которой также соединена качалка, установленная с возможностью покачивания на корпусе и кинематически связанная с хвостовиком шпинделя, а приводной двигатель кинематически связан со шпинделем для обеспечения его вращения и возвратно-поступательного перемещения.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг.1 - устройство для обработки отверстий, продольный разрез;
- на фиг.2 - разрез Б-Б по фиг.1;
- на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1.
Устройство для обработки отверстий содержит корпус 1 и каретку 2. Каретка 2 может быть установлена на корпусе различным известным образом, например подвешена на плоских пружинах. В каретке на опорах качения смонтирован полый червяк 3, образующий червячную пару с червячным колесом 4, закрепленным на валу 5, смонтированном в каретке 2. Вал 5 на одном из своих концов имеет эксцентриковую ось 6. В полости червяка 3 установлен и связан с ним, например, посредством шпонки или шлицов инструментальный шпиндель 7. Шпиндель 7 в торце хвостовика имеет осевое отверстие, в которое вставлен приводной вал 8, кинематически связанный с приводным электродвигателем 9, закрепленным на плите каретки 2. Шпиндель 7 и вал 8 соединены таким образом, что шпиндель имеет возможность осевого перемещения относительно вала 8, а вращение они осуществляют только совместно. Конструктивно такое соединение может быть реализовано различным образом, например, посредством шлицов.
На хвостовике шпинделя 7 установлен соединительный элемент 10 (крейцкопф, вилка и пр.), который связан с качалкой 11, установленной на оси 12, причем ось 12 установлена в проушине каретки 2 (см. фиг.3).
Инструментальная головка оснащена тягой 13, один конец которой связан с эксцентриковой осью 6, а другой с пальцем 14, связанным с качалкой 11.
Приводной двигатель 9, вал 8 образуют механизм вращения шпинделя 7. Червячная передача, тяга 13, качалка 11, вал 8 и приводной двигатель 9 образуют механизм возвратно-поступательного перемещения инструментального шпинделя 7.
Устройство для обработки отверстий работает следующим образом.
В исходном положении инструментальный шпиндель с инструментом выведены из зоны обработки. Это необходимо для смены инструмента или для смены позиций обрабатываемой детали. Начало цикла обработки начинается с подвода инструмента. Для работы устройства в инструментальный шпиндель 7 устанавливают обрабатывающий инструмент (позицией не обозначен), например притир, хон, развертку и пор (позицией не обозначены). Совмещают обрабатывающий инструмент с осью подлежащего обработке отверстия детали (не показана). Включают электродвигатель 9. В процессе работы инструментальный шпиндель 7 совершает два вида движения - вращательное и возвратно-поступательное, которые необходимы для проведения обработки отверстия. Вращательное движение инструментального шпинделя 7 осуществляется от электродвигателя 9 через приводной вал 8. Возвратно-поступательное движение вдоль оси инструментального шпинделя 7 передается на шпиндель следующим образом. При вращении шпинделя 7 вращение передается соединенному с ним червяку (который выполняет функцию направляющей для шпинделя) 3, а с него на червячное колесо 4 и скрепленный с ним вал 5. При вращении вала 5 осевое перемещение совершает соединенная с его эксцентриком 6 тяга 13, связанная посредством пальца 14 с качалкой 11, в результате чего качалка совершает движение покачивания относительно оси 12. Учитывая, что качалка 11 соединена с элементом 10, установленным на хвостовике шпинделя 7, то она, а следовательно, и шпиндель, совершают возвратно-поступательные перемещения, что обеспечивает обработку инструментом отверстия. Элемент 10 передает продольное усилие от качалки 9, сообщая шпинделю осевое перемещение. Оптимальные режимы обработки отверстия обеспечиваются регулированием частоты вращения электродвигателя 9 и использованием червячной пары с необходимым передаточным числом. Червячная передача обеспечивает один возвратно поступательный цикл движения инструментального шпинделя вдоль оси за несколько оборотов рабочего шпинделя 7.
Устройство обеспечивает выполнение широкого спектра операций при обработке отверстий, в том числе финишных, обеспечивая чистоту обработки не грубее Ra 0,2.
Использование одного двигателя для осуществления вращения инструментального шпинделя и его возвратно-поступательного перемещения упрощает конструкцию устройства и его управление.
Весьма важно также и то, что в процессе обработки отверстия осевые перемещения совершает только шпиндель с инструментом, что уменьшает перемещаемую массу, а следовательно, повышает качество обработки.