Машина для сварки трением

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к машинам для сварки трением и может быть использовано в инструментальной и автотракторной отраслях промышленности. Цель изобретения повышение соосности сваренных заготовок , работоспособности и упрощение конструкции . При возрастании нагрузки на шпиндель 1 в процессе сварки давление в кармане 7 осевой опоры увеличивается. Снижается жесткость радиальной опоры шпинделя 1, так как блокируется периметр истечения смазки из радиальной опоры в осевую. Отмеченное позволяет самоустанавливаться шпинделю 7 в радиальной опоре , что повышает соосность свариваемых заготовок. Так как истечение смазки из внутреннего периметра осевой опоры происходит через радиальную опору, то повышается нагрузочная способность осевой опоры за счет более эффективного использования ее рабочей площади. 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 20/12

ГОСУДАPCTВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

38 3

О

0с

О

О (21) 4771960/27 (22) 20.12.89 (46) 23.01.92, Бюл. N. 3 (71) Московское специальное конструкторско-технологическое бюро металлорежущего инструмента и оборудования (72) В.Н.Панфилов и В.И. Рукавишников (53) 621.791.14(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1637982,,кл. В 23 К 19/02, 1988, (54) МАШИНА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к машинам для сварки трением и может быть использовано в инструментальной и автотракторной отраслях промышленности. Цель изобретения—

5 0. 1706809 А1 повышение соосности сваренных заготовок, работоспособности и упрощение конструкции. При возрастании нагрузки на шпиндель 1 в процессе сварки давление в кармане 7 осевой опоры увеличивается.

Снижается жесткость радиальной опоры шпинделя 1, так как блокируется периметр истечения смазки иэ радиальной опоры в осевую. Отмеченное позволяет самоустанавливаться шпинделю 7 в радиальной опоре, что повышает соосность свариваемых заготовок. Так как истечение смазки из внутреннего периметра осевой своры происходит через радиальную опору, то повышается нагруэочная способность осевой опоры за счет более эффективного использования ее рабочей площади. 2 ил.

1706809

Изобретение относится к машиностроению, в частности к машинам для сварки трением, и может быть использовано в инструментальной и автотракторной отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение соосности сваренных заготовок,.работоспособности и упрощение конструкции машины, Указанная цель достигается благодаря самоустанавливаемости задней опоры шпинделя при сварке и увеличению нагрузочной способности осевой опоры.

На фиг,1 изображена гидрокинематическая схема машины; на фиг.2 — шпиндельный узел, разрез.

Машина для сварки трением содержит шпиндельный узел, шпиндель 1 которого установлен в переднем двухрядном роликовом подшипнике 2 и заднем радиальном подшипнике 3, при этом роликовый подшипник 2 обладает высокой рэдиальной жесткостью и позволяет шпинделю 1 смещаться в осевом направлении. Шпиндель 1 жестко связан с диском 4, который совместно с торцовой поверхностью 5 стакана 6 образует осевую гидростатическую опору, несущий карман 7 которой соединен гидрол инией 8 с одной ступенью 9 насоса 10 системы смазки. Стакан 6 размещен в корпусе 11, жестко соединенном со станиной

12 машины. Корпус 11 посредством двух скалок 13 соединен с корпусом 14 задней бабки машины. В корпусе 14 задней бабки установлены силовые одноштоковые цилиндры 15 и 16, причем один встроен в другой и штоки 17 и 18 сориентированы. один навстречу другому, а поршневая и штоковая полости цилиндров 15 и 16 объединены между собой, при этом шток 17 внутреннего цилиндра 15 связан с кареткой 19, установленной на скалках 13, радиальные опоры каретки выполнены гидростатическими и подключены к другой ступени 20 насоса 10 смазки.

На штоке 18 цилиндра 16 установлены гидрозамок 21 с трехпозиционным распределителем 22. Силовые цилиндры 15 и 16 соединены посредством распределителей

23 — 25 с другим сдвоенным насосом 26, клапаны 27-29 давления которых позволяют в разные переходы цикла сварки независимо настраивать давление в цилиндрах 15 и 16.

Гидросистема имеет возможность обеспечить рабочей жидкостью под давлением и другие гидромеханизмы машины. Например, инструментальный суппорт 30 для обработки грата, цилиндр 31 разжима цанг 32 шпинделя 1 и др. В стакане выполнена расточка ЗЗ, связывающая внутреннее истечение смазки иэ осевой опоры с

55 дополнительной гидростатической опорой, выполненной в виде дроссель-карман и которая образована отверстием 34 стакана 6 и наружной поверхностью 35, раэмещенного в ней шпинделя 1. Рабочие зазоры дополнительной опоры технологически обеспечены за счет размеров шпинделя 1, так центральный диаметральный зазор Si составляет при диаметре шпинделя р90 мм, 160 мм, а аналогичные зазоры Sz ° по краям

80 мкм каналом 36, выполненным в стакане

6 и кольцевой проточкой 37, дополнительная опора связана с питанием смазкой гидростатических опор скалок 13.

Радиальный подшипник 3 установлен с возможностью восприятия только осевых усилий, противоположно направленных усилию (Р в) сварки. Например, от давления отрегулированного в несущем кармане 7 осевой опоры в отверстие усилия сварки, а также от усилия раэжима цанги 32 шпинделя 1, при снятии сваренной заготовки 38.

Тарельчатая пружина 39 обеспечивает осевой натяг подшипника 3, Гайкой 40 регулируется зазор Яз осевой опоры в исходном положении шпинделя 1.

Машина работает следующим образом.

Смазка от ступени 20 насоса 10 поступает в гидростатические опоры каретки 19 и в дополнительную радиальную гидростатическую опору шпинделя 1. Одновременно от другой ступени 9 укаэанного насоса 10 смазка подается в осевую гидростатическую опору, Слив смазки из всех опор отводится в бак (не показан). В результате подачи смазки опорные поверхности каретки 19 и скалок 13 разделяются жестким гидравлическим слоем рабочей жидкости, при этом в несущем кармане 7 осевой опоры устанавливается давление, определяемое величиной необходимой для срабатывания устройства ее защиты (не показано). Практически эта величина давления составляет не более 3-5 кгс/см . При этом осевое усиг лие, действующее от давления в кармане 7 на опорный диск шпинделя 1, воспринимается шариковым подшипником 3, а зазор в осевой опоре при этом составляет 0,15 — 0,20 мм. Если теперь включить цилиндр 31 разжима цанги 32, то это усилие (600-700 кг) воспринимает шариковый подшипник 3, при этом на величину его податливости увеличивается зазор Яз в осевой опоре, что несколько понизит давление в кармане 7 осевой опоры, но следует иметь в виду, что разжим цанги 32 выполняется при невращающем шпинделе 1. Смазка, поступая в дополнительную опору, выставляет шпиндель

1 соосно отверстию 34 стакана 6, причем истечение смазки осуществляется как через

1706809

55 левь1й, так и правый торцы дополнительной опоры. При этом величина давления в кармане 7 может быть отрегулирована (восстановлена) положением гайки 40 и не должна превышать указанного значения. Таким образом радиальные усилия, действующие на шпиндель 1 воспринимаются передним двухрядным роликовым подшипником 2 и задней гидростатической опорой, а осевые опорой и шариковым подшипником 3, Если теперь рассмотреть воздействие при сварке осевых усилий цилиндров 15 и 16 со стороны каретки 19 через заготовки 38 на шпиндель 1. то последний смещается в сторону уменьшения осевого зазора Яз в опоре до наименьшего значения, соответствующего проковке, т.е. наибольшему усилию Р,>.

Следует иметь s виду, что уменьшение зазора Яз в осевой опоре приведет к возрастанию давления в ее кармане 7, т.е. к уравновешиванию осевого усилия P„сварки.

Вместе с тем повышение давления в осевой опоре препятствует истечению смазки из дополнительной радиальной опоры через правый торец, что понизит ее жесткостную характеристику. Это способствует повышению самоустанавливаемости осевой опоры, т.е. к выравниванию осевого зазора, что в итоге повышает работоспособность осевой опоры, особенно эта важно при разогреве, так как происходит вращение шпинделя 1 при значительных осевых усилиях (8-10 т).

При снятии осевого усилия сварки, радиальная жесткость дополнительной опоры восстанавливается до исходной величины, требуемой при обработке грата инструментальным суппортом 30, при этом сваренные заготовки 38 вращаются в шпинделе 1.

Рассмотрим работу последовательно по переходам, После подачи смазки в опоры каретки 19 и шпиндель 1 и установки заготовок 38 в зажимные механизмы последних, включаются электромагниты (верхние) распределителей. Каретка 19 цилиндром 15 ускоренно подводит установленную заготовку

38 до соп. лкосновения с другой вращающейся заготовкой 38 в шпинделе 1. В этом переходе жесткость дополнительной опоры шпинделя 1. В этом переходе жесткость дополнительной опоры шпинделя 1 наибольшая, так как истечение смазки из ее зазоров осуществляется через оба торца.

Далее происходит разогрев заготовок

38, для этого поршневая полость цилиндра

15 гидрозамком 21 запирается, а в штоковую полость цилиндра 16 рабочая жидкость поступает под давлением, определяемым клапаном 28, при включении (отключении) электромагнитов гидрораспределителей

23 — 25. После требуемого по времени разогрева, шпиндель 1 останавливается и происходит проковка, включается электромагнит (нижний) распределителя

24, давление определяется клапаном 27. Так как при возрастании осевого усилия давление в кармане 7 осевой опоры возрастает, понижая истечение смазки из торца дополнительной опоры, расположенного к опоре.

В результате возрастания осевого усилия, начиная с разогрева и проковки автоматически снижается жесткость дополнительной опоры, что способствует самоустанавливаемости диска шпинделя 1 относительно опорной поверхности 5 стакана 6. Кроме того, наличие дополнительной опоры, повышает нагрузочную способность осевой опоры, так как эффективная площадь кармана 7 осевой опоры возрастает за счет внутреннего рабочего зазора опоры.

При включении электромагнитов распределителей 24,25,23 и 22 и предварительного разжима заготовки 38 в каретке 19, последняя отводится в исходное положение, Далее включается вращение шпинделя

1 и инструментальным суппортом 30 снимается грат, В этом переходе жесткость дополнительной опоры наибольшая, что необходимо для данной обработки.

Формула изобретения

Машина для сварки трением, содержащая шпиндельный узел, в стакане корпуса которого установлены двухрядный роликовый и шариковый подшипники, размещенная между ними осевая гидростатическая опора типа насос — карман, и смонтированный в них шпиндель, установленную посредством гидростатических опор на скалках каретку, связанную с цилиндрами осевого усилия, систему смазки, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения соосности сваренных заготовок, работоспособности и упрощения конструкции, шпиндельный узел снабжен дополнительной гидростатической радиальной опорой типа дроссель — карман, на шпинделе выполнена кольцевая проточка, в стакане корпуса — каналы и кольцевая полость для образования рабочих зазоров дополнительной радиальной опоры, связанных с гидростатическими опорами каретки, дополнительная опора размещена со стороны шарикового подшипника, а ее кольцевая полость связана со сливом, крепление шарикового подшипника на шпинделе выполнено в виде тарельчатой пружины, установленной со стороны дополнительной опоры, и гайки регулирова1706809 ния зазора осевой опоры в исходном положении шпинделя, установленной с противоположной стороны шарикового подшипника.

ЯЛ ЛЛ

Фиг,2

Составитель В.Панфилов

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал К орректор М.Кучерявая

Производственно-издательский комбинат "Патент" . У т нт, г. жгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 228 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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