Станок для обработки концов труб

 

1. СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОНЦОВ ТРУБ, содержащий станину с установленными на ней механизмом закрепления труб и смонтированной с возможностью перемещения о. .собственного привода бабкой, несущей планшайбу с плансуппортом, о тличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения торцовки и обработки фасок на торцах скошенных под углом к оси труб, он снабжен следящим золотником, жестко закрепленным на бабке, и копировальным устройством, состоящим из копира, связанного со следящим золотником, и копирного пальца, кинематически связанного с планшайбой , а привод перемещения бабки снабжен гидроцилиндром, шток которого кинематически связан с планшайбой и плансуппортом, и несет копировальное устройство. 2. Станок по п.2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что плансуппорт с снабжен фрезерной головкой, кинематически связанной со шпинделем СЛ и копировальным устройством. ОЗ сл о 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I D

З(Я) В 23 В 5 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3482116/25-08 (22) 17.08.82 (46) 07.01.84. Бюл. 9 1 (72) В.М.Лящин (53) 621.774.77.06(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 411943, кл. В 21 D 41/02, 1971 (прототип). (54)(57) 1. СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ

КОНЦОВ ТРУБ, содержащий станину с установленными на ней механизмом закрепления труб и смонтированной с воэможностью перемещения о,собственного привода бабкой, несущей планшайбу с плансуппортом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения торцовки и обработки фасок на торцах скошенных под углом к оси труб, он снабжен следящим золотником, жестко закрепленным на бабке, и копировальным устройством, состоящим из копира, связанного со следящим золотником, и копирного пальца, кинематически связанного с планшайбой, а привод перемещения бабки снабжен гидроцилиндром, шток которого кинематически связан с планшайбой и плансуппортом, и несет копировальное устройство.

2. Станок по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что плансуппорт снабжен фрезерной головкой, кинематически связанной со шпинделем и копировальным устройством. 1065088

Изобретение относится к станкостроению.

Известен станок для обработки концов труб, содержащий станину с установленными на ней механизмом закрепления труб и смонтированной с воэможностью перемещения от соб-ственного привода бабкой, несущей планшайбу с плансуппортом fl) .

Недостатком известного станка являются его ограниченные технологические возможности, так как обработка фасок и торцовка труб осуществляется только в плоскости перпендикулярной оси трубы.

Цель изобретения — расширение тех-(5 нологических возможностей станка путем обеспечения торцовки и обработки фасок на торцах скошенных под углом к оси труб.

Поставленная цель достигается 20 тем, что станок для обработки концов труб, содержащий станину с устан овленными на ней механизмом закрепления труб и смонтированной с воэможностью пе-емещения от собственного привода бабкой, несущей планшайбу с плансуппортом, снабжен следящим золотником, жестко закрепленным на бабке, и копировальным устройством, состоящим иэ копира, связанного со следящим золотником, и копирного пальца„ кинемати чески связанного с планшайбой, а привод перемещения бабки снабжен гидроцилиндром, шток которого кинематически связан с планшайбой и плансуппортом,. и несет копировальное устройство.

Плансуппорт снабжен фрезерной головкой, кинематически связанной со шпинделем и копчровальным уст- 40 ройством, 40

50

На фиг. 1 изображен предагаемый станок, общий вид; на фиг.2 — то же, кинематическая схема; на 45 фиг.3 — скошенный торец трубы; на фиг. 4 — разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 — вид Б на фи-,1; на фиг.б сечение B-B на фиг.5, Станок состоит из станины 1, механизма закрепления трубы 2, подвижной бабки 3„. механизма перемещения бабки 4, копировального устройства 5, гидроцилиндра 6, планшайбы 7, несущей плансуппорт 8, следящего золотника 9.

Приводом станка является насосная установка 10, расположенная ьо внутренней полости станины 1. Планшайба 7 установлена на бабке 3 и связана с гидродвигателем 11 через 60 коробку скоростей 12 и зубчатую пару 13 и 14.

Плансуппорт 8 с закрепленной на нем кареткой 15 с резцом 16 установлен на планшайбе 7 и связан с гидро- 65 усилителем с шаговым электроприводом (не обозначен) и рукояткой ручных подач 17 через зубчато-реечную пару 18 и 19, червячную пару 20 и 21, зубчатое зацепление 22-25, дифференциалы 26 и 27 и червячные пары 28-31.

Механизм перемещения бабки 4 состоит из дифференциала 32, связанного через червячную пару 33 и 34 с гидроусилителем 35 с шаговым электроприводом (не обозначен) через червячную пару 36 и 37 с рукояткой ручного привода 38 и винтовой парой 39 и 40 со штоком 41 гидроцилиндра б, расположенного:яа одной оси с механизмом перемещения бабки 4.

Копировальное устройство 5 состо,— ит из копира 42, на стержне 43 которого установлена втулка 44, шарнирно связанная с копирным пальцем 45 через ось 46. Копир 42 установлен на корпусе 47, который связан с полэуном 48 осью 49 и зафиксирован в нем специальным устройством (не показано). Ползун 48 расположен соосно с осью вращения кольца 50 и диска 51 и связан зубчато-реечной передачей 52-55 со следящим золотником 9„ Ось полэуна 48, ось поворота копира 42, ось 56 вращения копира 42 и ось вращения кольца 50 и диска 51 пересекаются в одной точке. Кольцо 50 кинематически связано через зубчатые пары 57 и 58,. валы 59 и 60, зубчатую пару 61 и 13 с планшайбой 7. Диск 51 имеет на торце спиральную канавку ц, входящую в цилиндрические канавки Ь „ c. и связан кинематически с плансуппортом 8 через зубчатые пары 62 и 63, теле= скопические валы 64 и 65, зубчатые пары 66,. 24, 22 и 23, червячную пару 20 и 21 и зубчато-реечную пару 19 и 18. Золотник 9 расположен в корпусе 67, жестко связанном с бабкой 3. Золотник 9 связан трубопроводами 68-71 с насоснсй установкой 10 и полостями 3 С, гидроцилиндра б. Гидродвигатель 11 связан с насосной установкой 10 трубопровоцами 72 и 73 через регулятор скорости 74. Гидроусилители связаны с насосной устансвкой 10 трубопроводами 75 и 76.

На станке установлена коробка подач 77 с гидромотором 78.

Коробка подач 77 включает в себя четыре блока шестерен 79-86, управляемых электромагнитными муфтами

87-90. Гидромотор 78 связан с коробкой подач 77 через червячную пару 91 и 92.

Коробка подач 77 предназначена для осуществления одновременного перемещения пзансуппорта 8 и бабки 3 с рабочими подачами„

1065088

45

Передаточное отношение каждой зубчатой передачи 79-86 равно тангенсу соответствующего угла наружной фаски. Коробка подач 77 кинематически связана с плансуппортом 8 по следующей цепи: 93, 94, 30 и 31 через дифференциал 27, зубчатое зацепление 25, 24,22,23,20,21,19 и 18.

Коробка подач 77 кинематически связана с бабкой 3 по следующей цепи: 95, 96, 33 и 34, дифференциал 32, винтовую пару 39 и 40.

Электромагнитные муфты 97 и 98 предназначены для управления совместным перемещением плансуппорта 8 и бабки 3. 15

Гидрораспределитель 99 предназначен для реверсирования подачи плансуппорта 8 и бабки 3. Регулятор расхода 100 предназначен для бесступенчатого изменения величины подачи.

Во внутренней полости плдншайбы 7 установлен шпиндель 101 с гидроприводом 102.

Шпиндель 101 кинематически связан через зубчатые пары 103-108 со съемной фрезерной головкой 109, установленной на плансуппорте 8. Во фрезерной головке 109 установлена фреза 110. Позицией 111 обозначена обрабатываемая заготовка— труба.

Кинематика станка обеспечивает выполнение следующих операций: обработку наружной фаски на прямом и скошенном конце трубы и сектора, торцовку прямого и скошенного конца трубы и сектора.

Кроме того, на станке выполняется обработка уплотнительных по верхностей фланцев и колец, прива- 40 ренных к трубам. Операции выполняются как точением, так и фрезерованием.

Обработка наружной фаски на прямом конце трубы 111 точением осуществляется следующим образом.

Труба ill устанавливается в механизме закрепления трубы 2 и центрируется относительно оси вращения планшайбы 7.

Ось 56 копира 42 совмещается с осью ползуна 48. В коробке подач 77 одной из электромагнитных муфт, например 88, включаются зубчатые шестерни 81 и 82, передаточное отношение которой равно тангенсу угла наружной фаски.

Резец 16 с помощью рукояток 17 и 38 или гидроусилителей с электрошаговым двигателем при максимальной частоте вращения выводится в ис- 60 ходное положение. Включаются электромагнитные муфты 97 и 98.

Регулятором потока 100 устанавливается необходимая величина подачи резца 16 °

Включается насосная установка 10.

Обеспечивается вращение планшайбы 7 гидрсдвигателем 11 через коробку скоростей 12 и зубчатую пару 14 и 13. Гидрораспределите. ем 99 включается гидромотор 78, который персмещает одновременно плансуппорт 8 и бабку 3.

При торцовке обрабатываемой заготовки 111 электромагнитная муфта

97 отключается и гидромстор 78 перемещает только плансуппорт 8 по указанной выше цепи. При отклонении электромагнитной муфты 98 гидромотср 78 перемещает только бабку 3 по цепи 91,92,81,82,95,96, 33 и 34. Коробка подач 7? предназначена для выполнения наружных фасок, величина которых нормализована. Для выполнения фасок, отличающихся от нормализованных, используются гидроусилители с щаговыми электродвигателями, управляемыми электронными коммутаторами через соответствующую аппаратуру (не показано).

Электромагнитные муфты 97 и 98 при этом отключаются. На шаговые электропривсды гидрсусилителей через электронный коммутатор подается соответствующее количество импульсов.

При этом их соотношение равно тангенсу угла наружной фаски трубы 111.

Обработка точением торца трубы

111 под углом М осуществляется следующим образом.

Резец 16 с помощью рукояток 17 и 38 выводится в исходное положение. Кспир 42 поворачивается на угол а, не превышающий 15 . Вклюо чается вращение планшайбы 7 и радиальная подача плансуппорта 8, которая может осуществляться как гидромотсром 78, через коробку подач 77, так и гидроусилителем с электрошаговым двигателем по цепи подач плансуппсрта 8. Электромагнитная муфта 97 в данном случае отключена. При вращении планшайбы 7 с той же частотой вращается кольцо

50, кинематически с язанное с планшайбой 7 цепью 13, 61, 58, 57, и установленный на нем копирный палец 45.

При отсутствии подачи плансуппорта 8 диск 51 вращается с той же частотой, что и кольцо 50. При перемещении плансуппорта 8 по цепи 24, бб, 63, 62 перемещается в радиальном направлении копирный палец 45, за счет изменения частоты вращения диска 51 относительно кольца 50.

Копир 42, вращаясь вокруг оси 56 под воздействием копирного пальца

45, шарнирно связанного с ним через втулку 44, совераает возвратно-по1065088 ступательные движения, которые через зубчато-реечную передачу 52, 53, 54,55 передаются на золотник 9.

В нейтральном положении золотника 9 масло, поступающее от насосной установки 10 по трубопроводу 70, за5 пирается в полости g . При смещении золотника 9 относительно корпуса 67, масло из полости по трубопроводу 69 поступает в полость е гидроцйлиндра 6 и бабка 3 перемещается за золот- о ником 9 с той же скоростью.

Масло из полости гидроцилиндра 6 поступает по трубопроводу 68 в полость (золотника 9 и по трубопроводу 71 сливается в бак насосной 15 установки 10. При изменении направления движения золотника 9 изменяется направление движения бабки 3.

За один оборот планшайбы 7 бабка 3 и соответственно резец 16 совершает 2О один двойной ход в осевом направлении, величина которого зависит от заданного угла скоса <6 и диаметра обрабатываемой трубы 111.

Обработка точ нием наружной фаски на скошенном торце трубы 111 осуществляется следующим образом.

Резец 16 рукоятками 17 и 38 выводится в исходное положение и устанавливается необходимая глубина резания. Копир 42 поворачивается на угол М,. равный углу, скоса на трубе

111, но не более 15 . Отключаются

d электромагнитные муфты 9/ и 98.

Устанавливается величина подачи плансуппорта 8 и бабки 3, для чего на электрошаговые двигатели гидроусилителей задается необходимое количество импульсов на единицу времени, соотношение между которыми равно тангенсу номинального угла

4О разделения Р (фиг.4) .

Управление подачами плансуппорта

8 и бабки 3 осуществляется электронными коммутаторами через соответствующую аппаратуру (не показаны). 45

Гидроусилители с электрошаговыми двигателями при этом обеспечивают стабильность заданных величин подач, независимо от нагрузки. После установки необходимой подачи 5Î включается насосная установка 10, вращение планшайбы 7 и вращение гидроусилителей.

При обработке резец 16 перемещается вдоль образующей фаски трубы 111 за счет одновременного перемещения плансуппорта 8 и бабки 3.

При этом бабка 3, кроме перемещения с рабочей подачей, совершает возвратно-поступательное движение, задаваемое копировальным устройством 5, один двойной ход бабки 3 за один оборот планшайбы 7.

По окончании обработки перемещение плансуппорта 8 с резцом 16 прекращается. Это происходит следующим образом.

В диске 51 имеются две цилиндрические канавки Ъ и С, при попадании в которые копирный палец 45 останавливается, а вращение диска

51 относительно кольца 50 продолжается. Такое положение копирного пальца 45 имитирует выход рейки 18 из зацепления с шестерней 19, при котором перемещение плансуппорта 8 прекращается при включенном приводе подач плансуппорта 8 гидроусилителем.

С целью уменьшения габаритов копировального устройства 5 копир

42 связан со следящим золотником 9 через двухступенчатую зубчатореечную передачу 52-55. Так как копировальное устройство 5 выполняет не силовые функции, то размер копира 42 может быть уменьшен относительно максимального диаметра обрабатываемой трубы 111 в несколько раз. Соответственно уменьшается радиальный ход копирного пальца 45 по отношению к максимальному ходу плансуппорта 8. При этом частота вращения планшайбы 7 и кольца 50 одинаковы, а осевой ход копира 42 относительно перемещения бабки 3 уменьшен за счет двухступенчатой зубчато-реечной передачи 52-55.

Несиловой характер этой передачи позволяет выполнить ее с минимальным модулем и соответственно с минимальными габаритами.

При выполнении операции по расточке, проточке, обработке наружных и внутренних фасок на торце заготовки в плоскости перпендикулярной ее оси копир 42 выводится в плоскость, перпендикулярную оси вращения копирного пальца 45, при котором прекращается его возвратно-поступательное движение под воздействием копирного пальца 45, Перемещение плансуппорта 8 и бабки 3 при этом с рабочими подачами и установочными перемещениями осуществляются гидроусилителями и рукоятками 17 и 38. Шток 41 гидроцилин.цра 6 фиксируется относительно бабки 3 в крайнем положении и бабка 3 перемещается в осевом направлении только от механизма ее перемещения 4.

Обработка наружной фаски на скошенном торце трубы 111 может выполняться так же фрезерованием. Для этого на плансуппорт 8 устанавливается фрезерная головка 109 с фрезой 110.

Копир 42 устанавливается на необходимый угол скоса М . Включается вращение фреэы 110 от гидромотора

102 через зубчатую передачу 103, <065088

104, 105, 106, 107, 108. Круговая подача фреэы 110 осуществляется за счет вращения планшайбы 7 от гидродвигателя 11. Величина круговой подачи изменяется бесступенчато регулятором 74.

Совместная подача плансуппорта 8 соответственно, фреэы 110, бабки 3 осуществляется гидроусилителями, на шаговые электродвигатели которых выдается соответствующее количество импульсов, обеспечивающих перемещение вращающейся фрезы 110 вдоль образующей фаски трубы 111.

Бабка 3 эа один оборот планшайбы 7 совершает двойной ход, управляемый копировальным устройством 5.

Выбор способа обработки фаски на скошенном торце трубы 111 зависит от ее диаметра.

Обработка точением с эффективной скоростью резания труб малого диаметра, например менее 200 мм, ограничивается из-за инерционных сил, возникающих при возвратно-поступательном движении бабки 3, которые влияют на работу следящего золотника 9, увеличивая рассогласование движений и снижая точность слежения.

При фрезеровании с той же производительностью, что и при точении, частота вращения планшайбы 7 (круговая подача) значительно меньше, чем при точении и соответственно скорость возвратно-поступатель- 35 ного движения бабки 3 невелика, что повышает точность слежения и, соответственно, точность обработки.

При выполнении наружной фаски íà 40 скошенном торце заготовки 111 (точением или фрезерованием) ширина ленточки << (фиг.3) одинакова по всему периметру, а угол фаски,) переменный: наибольшее значение — P<, 45 наименьшее э.начение —, номинальное значение Р (сечение A-А).

Величина значений углов P < Pg зависит от неличины номинального

Угла . При изменении номинального угла 8 изменяются и углы P«3 . Величина подач плансуппорта 8 и бабки 3 для обработки наружной фаски на скошенном торце трубы (точением или фрезерование< <) перемещением режущего инструмента вдоль образую55 щей фаски назначается для номинального угла, т.е. соотношение коли<чества импульсов в единицу времени, выдаваемых на шагоные электродвигатели гидроусилителей, соответствует 60 тангенсу номинального угла p . .При номинальных значениях угла фаски углы 3<, Р> изменяются в пределах допуска ТЗ«, в соответствии с требованиями ОСТ5.9089-81 для углов б скоса 11 15 и 15 по ОСТ5.5079-72, что показано в таблице

Угол скоса по OCT

5.507972

Угол фаски по OCT

5.908981

30 30 27 32 34

11 15

31 27 24 33

30 СЗ

32 18 27 33

Так как изменение частоты вращения гидроусилителей с электрошагоными двигателями осуществляется бес ступенчато электронными коммутаторами через специальную аппаратуру, обеспечинающую высокую стабильность назначенных подач, на станке можно практически получить любой угол фаски трубы. для получения стандартизированных углов разделки фасок, например

30, при стандартизованных углах о скоса 11 15 и 15, в коробку поо о дач 77 станка вводятся зубчатые пары, передаточное отношение которых равно тангенсу углов (3, указанных в таблице. При обработке фасок на прямом торце трубы эти зубчатые пары также могут использоваться.

Такое выполнение станка расширяет его технологические возможности за счет обеспечения обработки наружных фасок на скошенных под углом до 15 торцах труб и сектоо ров .

Кинематика станка обеспечивает два метода обработки — точение и фреэерование, а также бесступенчатое регулирование режимов резания параметрами ныполняемых углов (угол фаски, угол скоса), что позволяет обрабатывать трубы и сектора различных диаметров н оптимальном режиме и с высокой производительностью. Использование одних и тех же элементов кинематики станка для об.работки как скошенных, так и прямых торцов труб исключает необходимость создания специализированного оборудования.

Разделка кромки на скошенном торце с постоянной шириной фаски и переменным углом, выполняемая предлагаемым станком, имеет технологические преимущества по сравнению с разделкой с постоянным углом относительно плоскости скоса и перемен1065088

1О иой шириной фаски, заключающиеся в том, что объем снимаемого металЛа и, соответственно, объем сварного шва равномерен по всему периметру, так как площадь прямоугольников (фиг.З) одинакова в любом сечении.

Это дает воэможность автоматизировать процесс сварки.

1065088

1065088

1065088

d-d

И

И

J7

Составитель В.Семенов

Редактор Н.Киштулинец Техред А.Ач КоРРектоР В. Бутяга

Закаэ 10928/11 Тираж 1042 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4