Устройство для ультразвукового упрочнения зубчатых колес

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для обработки зубчатых колес. Цель изобретения - повышение производительности за счет обеспечения непрерывности процесса обработки зубчатых колес. Обрабатываемые зубчатые колеса 18 с помощью загрузочного устройства подаются на рабочие позиции планшайбы 11 и устанавливаются на оправки 17. Благодаря вращению планшайбы 11 зубчатые колеса 18 совершают планетарные движения обката относительно инструмента, выполненного в виде зубчатого колеса, которому магнитострикционный преобразователь сообщает колебания ультразвуковой частоты. В процессе обкатки зубчатых колес 18 относительно инструмента происходит обработка впадины между зубьями, а также вследствие возвратно-вращательного движения инструмента, осуществляемого эксцентриковым механизмом, обработка обоих профилей каждого зуба. Необходимые для осуществления ультразвуковой обработки усилия в зацеплении обеспечиваются имеющимся на каждой рабочей позиции тормозным устройством. Все рабочие движения осуществляются от привода, требуемая последовательность рабочих операций автоматически обеспечивается двумя кулачковыми механизмами, входящими в устройство. Обработанные зубчатые колеса 18 снимаются с рабочих позиций планшайбы разгрузочным устройством. Загрузочное и разгрузочное устройства могут изменять свое положение относительно планшайбы 11. Это позволяет производить обработку зубчатых колес в полуавтоматическом режиме. 7 з.п.ф-лы, 9 ил.

(у))5 В 21 Н 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

A-A

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4332997/31-27 (22) 24.11.87 (46) 23 04 90. Бюл. 9 15 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) А.М.Даньков и Н.И.Рогачевский (53) 621.992.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1333462, кл. В 21 Н 5/02,08;04.86. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

УПРОЧНЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть,Я0„„3558543 А 1 использовано для обработки зубчатых колес, Цель изобретения — повышение производительности за счет обеспечения непрерывности процесса обработки зубчатых колес. Обрабатываемые зубчатые колеса 18 с помощью загрузочного устройства подаются на рабочие позиции планшайбы 11 и устанавливаются на оправки 17. Благодаря вращению планшайбы 11 зубчатые колеса

18 совершают планетарные движения обката относительно инструмента, выполненного в виде зубчатого колеса, которому магнитострикционный преоб1558543 разователь сообщает колебания ультразвуковой частоты. В процессе обкатки зубчатых колес 18 относительно инструмента происходит обработка впади5 ны между зубьями, а также вследствие возвратно-вращательного движения инструмента, осуществляемого„эксцентриковым механизмом, — обработка обоих профилей каждого зуба. Необходимые 1р для осуществления ультразвуковой обработки усилия в зацеплении обеспечиваются имеющимся на каждой рабочей позиции тормозным устройством. Все

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть ис- 2р пользовано для обработки зубчатых колес .

Цель изобретения — повышение производительности за счет обеспечения непрерывности процесса обработки. 25

На фиг. 1 изображена схема установки; на фиг.2 — то же, вид свер ху; на фиг.3 — разрез А-A на фиг.1; на фиг.4 — вид Б на фиг.3; на фиг.5— разрез В-В на фиг.3; на фиг.6. — раз- 3р рез Г-Г. на фиг.2; на фиг ° 7 — разрез

Д-Д на фиг.2, на фиг.8 — разрез E-E на фиг.2; на фиг.9 — разрез Ж-Ж на фиг,7.

Установка собрана на основании 1, 35 к которому с помощью скалок 2 крепится плита 3. На плите 3 смонтирован на подшипниках 4 качения корпус 5, на котором установлена гайка 6, сообщающая поступательные перемещения гильзе 7. В последней смонтирован магнитострикционный преобразователь

8, электрически связанный с ультразвуковым генератором 9. На торце магнитострикционного преобразователя 8 закреплен инструмент 10 в виде косозубого или прямозубого зубчатого колеса внешнего зацепления. На основании i соосно инструменту 10 установлена вращающаяся планшайба 11, на которой установлены направляющие 12 качения, обеспечивающие радиальные относительно инструмента 10 перемещения смонтированных в них кареток 13.

На каретках 13 установлены качалки 14, имеющие цилиндрические основания, в которых установлены корпуса 15, жестко связанные с пластинами 16.

В корпусах 15 с возможностью вращерабочие движения осуществляются от привода, требуемая последовательность рабочих операций автоматически обеспечивается двумя кулачковыми механизмами, входящими в устройство. Обработанные зубчатые колеса 18 снимаются с рабочих позиций планшайбы разгрузочным устройством. Загрузочное и разгрузочное устройства могут изменять свое положение относительно планшайбы l1. Это позволяет производить обработку зубчатых колес в полуавтоматическом режиме. 7 з.п, ф-лы, 9 ил. ния относительно собственной оси установлены имеющие продольные пазы b оправки 17, способные также перемещаться вдоль своих осей. На оправках

17 установлены обрабатываемые зубчатые колеса 18 с установленными в резьбовых отверстиях их ступиц установочными винтами б, взаимодействующими с продольными пазами 6 оправок 17. На качалках 14 установлены также упоры

19. Оправки 17 посредством ступиц кинематически связаны с рычагами 20, свободно сидящими на валах-шестернях

21 и связанных пружинами 22 кручения и рычагами 23, жестко закрепленными на валах-шестернях 21, сопряженных с рейками-толкателями 24, прижимаемыми к неподвижному плоскому кулачку 25 пластинчатыми пружинами 26.

Валы-шестерни 21 и толкатели 24 соб= раны в корпусах 27, имеющих воэмож-. ность вращаться в смонтированных на плитах 16 щеках 28. Между основаниями корпусов 15 и пластинами 16 íà оправках 17 установлены зубчатые колеса 29, кинематически связанные с on равками 17 и шестернями 30, установленными на валах тормозных электромагнитных муфт 3l, закрепленных на пластинах .16. Вместо тормозных электромагнитных муфт в установке могут быть использованы обратимые электрические машины постоянного тока. В этом случае они зап ..тываются через специальные электронные устройства 32, обеспечивающее .постоянство момента на валах при работе как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Ка" ретки 13 подпружинены в направлении своих перемещений пружинами 33 сжатия, а их ход в радиальном относительно

1558543 инструмента 10 направлении определяется роликами 34, кинематически связанными с кулачком 35, который конструктивно может быть совмещен с токосъемником 36, осуществляющим токо5 подвод к электромагнитным муфтам 31.Вращение планшайбе 11 сообщается электродвигателем 37 через расположенную в пустотелом основании зубчатую передачу 38, включающую и зубчатое колесо установленное на планшайбе 11..С зубчатым колесом находятся в зацеплении зубчатые колеса 39 и 40 передач, передающие вращение соответственно на валы 41 и 42, а также зубчатое колесо 43, установленное на валу 4 . Ha валах 41 и 42 во втулках 45 с пазами е установлены рычаги 46 с захватами

47, связанными пружиной 48. На рича- 20 гах 46 установлены ролики 49, взаимодействующие с неподвижными кулачками

50, обеспечивающими требуемые осевые перемещения, рычагов 46. В полостях рычагов 46, установленных на валу 42 25 разгрузочного устройства, расположены жестко связанные с валом 42 стержни 51. На валу 44 установлен эксцентрик 52, кинематически связанный с корпусом 5. Подвергаемые обработке зубчатые колеса 18 определенным образом ориентируются обслуживающим персоналом и устанавливаются в исходное положение на подставке 53.

Кулачки 25 и 35 могут быть установлены на основании 1 неподвижно,- а могут быть смонтированы на валу 54, установленном в подшипниках 55 и связанном с зубчатым колесом g зубчатой передачей 56. Корпуса 57, в которых установлены валы 4 1 и 42, смонтированы на направляющих салазок 58., в свою очередь установленных на направляющих ж основания 1.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

Включением ультразвукового генератора 8 инструменту 10 сообщаются через магнитострикцианный преобразо.ватель 8 колебания ультразвуковой

50 частоты. Одновременно на электромагнитных муф-.ах 31 создается требуемый тормозной момент. После включения электродвигателя 37 планшайбе 11, валам 41, 42 и 44 через зубчатую передачу 38 сообщается согласованное вращательное движение вокруг собственных осей. После этого обслуживающИм устройство персоналом ориентированное определенным образом зубчатое колесо 18 устанавливается в исходное положение на подставке 53. Один из рычагов 46, установленных на валу 41 загрузочного устройства, путем совмещения вращательного движения с осевым перемещением от оси вала 4 1 бла годаря взаимодействию ролика 49 с кулачком 50 захватывает с помощью захватов 47 зубчатое колесо 18 и транспортирует его в рабочую позицию на одной из кареток 13.

Совмещение осей оправки 17 и обрабатываемого зубчатого колеса 18 достигается в результате комбинации вращательного движения и радиального относительно оси вала 4 1 перемещения (осуществляемого с помощью ролика 49 и кулачка 50) рычага 46. Одновременно с этим оправка 17 перемещается в верхнее положение, прижимая обрабатываемое зубчатое колесо 18 к упору 19 благодаря вертикальному перемещению толкателя 24, сообщаемому ему кулачкам 25, вследствие чего зубчатая рейка толкателя 24 поворачивает вал-шестерню 21 и вместе с ней рычаг 23.и связанный с ним пружиной 22 кручения рычаг 20. При этом установочный вчнт

В ориентированного зубчатого колеса

18 попадает в паз 6 оправки 17. Валшестерня 21 под действием талкателя

24 продолжает поворачиваться и после того, как зубчатое колеса 18 дойдет до упора 19, при этом пружина 22 кручения закручивается. на определенный угол, обеспечивая определенное усилие прижатия колеса 18 к упору 19.

Все эти операции выполняются при непрерывном вращении планшайбы 11. После установки обрабатываемых зубчатых колес 18 в рабочую позицию карет-ки 13 благодаря взаимодействию ролика 34 с кулачком 35 под действием пруяжны 33 перемещаются в радиальном относительно инструмента 10 направлении до тех пор, пока впадина обрабатываемого зубчатого колеса 18 не войдет в контакт с определенным образом профилированной вершиной зуба инструмента 10. При этом пружина 33 обеспечивает необходимое статическое усилие для обработки ультразвуком впадин зубчатого колеса 18.

После того, как зубья обрабатываемого зубчатого колеса 18 войдут в зацепление с зубьями инструмента 10, зубчатые колеса 18 начнут совершать планетарное движение относительно ин-. струмента 10. Вследствие того, что муфта 31 через сопряженные зубчатые колеса 29 и 30 создает на оправке 17 тормозной момент, при планетарном

5 движении зубчатых колес 18 возникает необходимое для ультразвукрвой обработки профилей статическое усилие прижатия зуба обрабатываемого зубчатого колеса к зубу инструмента. Противоположные стороны профилей зубьев зубчатых колес 18 будут обрабатываться благодаря возвратно-вращательным движениям вокруг своей оси инструмента 10, которые он совершает совместно с корпусом 5, связанным с эксцентриком 52. Требуемое положение по высоте инструмента 10 относительно зубчатых колес 18 устанавливается с помощью гайки 6. Зацепление зубчатых колес 18 с инструментом 10 продолжается до полной обработки профилей всех зубьев, после чего вследствие взаимодействия ролика. 34 с кулачком 25

35 каретка 13 перемещается, поджимая пружину 33 в радиальном относительно инструмента 10 направлении, выводя зубчатое колесо 18 иэ зацепления с инструментом 10. 30

В это время один из рычагов 46, установленных на валу 42 разгрузочного устройства, в результате слож: ного комбинированного движении, состоящего из вертикального относительно вала 42 и поступательного вдоль собственной оси, захватывает обрабатываемое зубчатое колесо 18, причем оправка 17 благодаря соответствующему профилю кулачка 25 под действием пру- 4О жины 26, осуществляемым через валшестерню 21, рычаги 20 и 23, опускается в нижнее положение, освобождая зубчатое колесо 18, которое транспортируется рычагом 46 разгрузочного устройства в положение выгрузки. В этом положении рычаг 46 получает от кулачка 50 через ролик 49 осевое перемещение по направлению к оси вала

42, вследствие чего стержень 51 выталкивает зубчатое колесо 18 из захватов 47. Вследствие непрерывного вращения двигателя 37 процесс установки обрабатываемых зубчатых колес 18 на соответствующих каретках 13, обработки этих колес ультразвуком и выгрузки их происходит непрерывно до тех пор, пока не будет обработана вся партия зубчатых колес.

В случае обработки ультразвуком прямозубых зубчатых колес 18 косозубым инструментом 10 или косозубого зубчатого колеса 18 прямозубым.инструментом 10 качалки 14 устанавливаются в соответствующее положение, обеспечивающее требуемый наклон оправки 17 с зубчатым колесом 18 (центр поворота качалки 14 находится в точке . пересечения плоскости симметрии венца зубчатого колеса 18 с осью оправки

17). Описанная выше кинематика всего устройства сохранится, так как в этом случае корпус 27 совершит поворот в щеках 28 и снова может быть зафиксирован в требуемом положении, например, двумя болтами.

Если валу 54 сообщить с помощью зубчатой передачи 56 вращение в направлении, совпадающем с направлением вращения планшайбы 11, то в зависимости от передаточного числа передачи 56 загрузка и выгрузка зубчатых колес 18 будет происходить не за каждый оборот планшайбы 11, как в случае неподвижных кулачков 25 и 35, а эа два,:четыре и т.д, оборота, что позволит устанавливать при обработке зубчатых колес 18 оптимальное число рабочих проходов.

При переходе от обработки зубчатых колес 18 одного типоразмера к зубчатым колесам другого типоразмера валы

4 1 и 42 в результате перемещения салазок 58 и корпусов 57.могут быть установлены в требуемое положение.

При использовании для создания необходимого статического усилия в зацеплении зубчатых колес 18 с инструментом 10 электрических машин постоянного тока инструменту 10 можно не сообщать колебательных движений вокруг его оси, но при этом электрическая машина попеременно работает в режимах Генератор" и "Двигатель".

Использование предлагаемого устройства позволит повысить ресурс зубчатых колес и в конечном счете получить экономический эффект в размере

6 тыс.руб.

Формула изобретения.

1. Устройство для ультразвукового упрочнения зубчатых колес, содержащее инструмент в виде цилиндрического зубчатого колеса внешнего зацепления, установленные с возможностью

1558543 осевого и радиального перемещения относительно оси инструмента вращающиеся корпуса, в каждом из которых равмещена оправка под зубчатые колеса, планшайбу, установленную с воз5 можностью вращения вокруг своей оси, механизмы синхронизации, фиксации и реверса корпусов оправок, механизм нагружения, преобразователь колебаний инструмента, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения производительности за счет обеспечения непрерывности процесса обработки, оно снабжено загрузочным и разгрузочным приспособлениями, выполненными в виде кинематически связанных с планшайбой вертикальных валов и установленных на них рычагов с подпружиненными захватами, причем рычаги кине матически связаны с оправками, а в планшайбе выполнены отверстия для размещения в них и соосно с ним кор- . пусов с оправками, причем инструмент расположен соосно с планшайбой, а 25 оправки установлены-с возможностью вращения вокруг собственной оси и связаны с механизмом нагружения, 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, оно снабжено кулачковым механизмом, связанным с корпусами, плоским кулачковым механизмом, .толкателем, реечной переда- чей и рычагом, причем последний связан с оправкой.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возмож-. ностей за счет расширения диапазона типоразмеров обрабатываемых зубчатых колес, корпуса оправок выполнены с возможностью поворота относительно горизонтальной оси. .4. Устройство по пп.1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей за счет обеспечения обработки обеих сторон профиля обрабатываемых зубьев, оно снабжено кривошипным механизмом с эксцентриком, кинематически связанным с планшайбой.

5. Устройство по пп.1-4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что механизм нагружения выполнен в виде электрической машины постоянного тока.

6. Устройство по пп.1-5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено неподвижными кулачками и стержнями, связанными с рычагами с захватами, установленными с возможностью радиальных относительно вертикальных валов перемещений, а стержни жестко связаны с валами.

7. Устройство по пп.1-6., о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что корпус оправок радиального перемещения размещен в планшайбе, а корпус оправок осевого перемещения - в корпусе уст--, ройства.

8. Устроиство по пп.1-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технических воэможностей, вертикальные валы загрузочного и разгрузочного устройств установлены с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

1558543

155854з

1558543

Составитель Ж.Соколова

Редактор Е.Папп Техред М.Дидык

Корректор С.Шекмар

Заказ 798 Тираж 458 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101