Резьбонарезной станок

 

Использование: резьбонарезной станок предназначен для нарезания точных резьб. Это достигается за счет компенсации зазора по опорной поверхности инструментального шпинделя. Сущность изобретения: резьбонарезной станок содержит полый приводной шпиндель 2. в полости которого установлены инструментальный шпиндель 1, пружина 7, втулка 8 с регулировочной гайкой 10. За счет осевого перемещения гайки 10 и втулки 8 пружина 7 сжимается. При сжатии пружины изменяется угол наклона поперечного сечения витка пружины, имеющего форму правильного многогранника . При этом крайние точки сечения витка пружины перемещаются в радиальном направлении , что компенсирует зазоры между наружной поверхностью пружины и приводным шпинделем, а также между внутренней поверхностью пружины и инструментальным шпинделем. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 G 1/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866038/08 (22) 21.06.90 (46) 30,07.92. Бюл. % 28 (72) Н. И. Орлова. Б. Е. Лившиц, В. В. Райский и И. С, Рыжов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1060362, кл. В 23 G 1/16, 1982. (54) РЕЗЬБОНАРЕЗНОЙ СТАНОК (57) Использование: резьбонарезной станок предназначен для нарезания точных резьб, Это достигается за счет компенсации зазора по опорной поверхности инструментального шпинделя, Сущность изобретения . резьбонарезной станок содержит полый

„„5g ÄÄ 1750876 А1 приводной шпиндель 2, в полости которого установлены инструментальный шпиндель

1, пружина 7, втулка 8 с регулировочной гайкой 10. 3а Счет осевого перемещения гайки 10 и втулки 8 пружина 7 сжимается.

При сжатии пружины изменяется угол наклона поперечного сечения витка пружины, имеющего форму правильного многогранника, При этом крайние точки сечения витка пружины перемещаются в радиальном направлении, что компенсирует зазооы между наружной поверхностью пружины и приводным шпинделем, а также между внутренней поверхностью пружины и инструментальным шпинделем. 6 ил.

1750876

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в прецизионных реэьбодоводочных, реэьбонарезных, сверлильных и расточных станках.

Цель изобретения — повышение точности обработки реэьб за счет компенсации зазора по опорной поверхности инструментального шпинделя, Нэ фиг. 1 представлена опорная часть шпиндельного резьбонареэного станка; на фиг. 2 — положение витка пружины и поперечного сечения витка при недеформированной пружине; на фиг. 3 — изменение положения витка пружины и поперечного сечения при сжатии пружины; на фиг. 4— схема радиального перемещения полюса 0 поперечного сечения витка в продольной плоскости при сжатии пружины; на фиг, 5— схема радиальных перемещений точек А и В многогранного поперечного сечения витка при вращении их вокруг полюса О; на фиг. 6 — размерная схема шпиндельного узла при наличии зазора в опоре В и при его отсутствии.

Опорная часть шпиндельного узла реэьбонареэного станка содержит инструментальный резьбовой шпиндель 1,. установленный концентрично с зазором в приводном шпинделе 2, на консольном конце которого установлены шкив 3 ременной передачи и зубчатое колесо 4, соединенные с приводным шпинделем. через силовой элемент — скользящую шпанку 5, которая установлена неподвижно относительно приводного шпинделя 2 и с возможностьio осевого перемещения относительно инструментального шпинделя 1. В зазоре между инструментальным шпинделем 1 и приводным шпинделем 2 концентрично им установлен центрирующий элемент 7, выполненный в виде витой пружины сжатия с осевой фиксацией одного из ее концов в приводном шпинделе 2. Другой конец пружины 7 выполнен с возможностью контакта со втулкой 8, содержащей сквозной паэ 9 для скользящей шпонки 5. Другим концом втулка 8 установлена с воэможностью контакта с регулировочной гайкой 10, Гайка 10 расположена на приводном шпинделе 2, который установлен нэ подшипниках 11, являющихся его опорой.

Вторая опора инструментального шпинделя (не показано) установлена в приводном шпинделе, аналогичном приводному шпинделю 2, и является резьбовой (фиг.

6).

Опорная часть шпиндельного узла работает. следующим образом.

Вращение от электродвигателя (не показано) через шкив 3 ременной передачи и шпонку 5 передается одновременно и с одинаковыми окружными скоростями инструментальному шпинделю 1, приводному шпинделю 2, установленным на нем зубча5 тому колесу 4 и регулировочной гайке 10, а также установленным в зазоре между шпинделями 1 и 2 пружине 7 и втулке 8. Инструментальный шпиндель 1 совершает вращательное движение с заданной окруж10 ной скоростью от электродвигателя и посту-. пательное движение от перемещения в, резьбовой опоре. При этом инструментальный шпиндель 1 имеет только продольное перемещение относительно приводного

15 шпинделя 2 пружины 7, втулки 8 и скользящей шпонки 5.

Настройку опоры инструментального шпинделя производят следующим образом (фиг. 1). Осевым перемещением регулиро20 вочной гайки 10 обеспечивают сжатие пружины 7 и выборку зазоров соответственно между внутренней поверхностью приводного шпинделя 2 и наружной поверхностью пружины 7 и между наружной поверхностью

25 инструментального шпинделя 1 и внутренней поверхностью пружины 7. Это происходит следующим образом (фиг. 3). При сжатии пружины 7 след плоскости витка О—

0 в продольном сечении изменяет свое по30 ложение, а именно меняется угол наклона следа плоскости витка к оси пружины 7: первоначальный угол наклона у изменяется на угол у1, При этом сечение витка пружины 7 поворачивается относительно точки О пере35 сечения диагонали AB сечения витка с окружностью среднего диаметра пружины

D p, называемой полюсом 5.0. Точка В, являющаяся наиболее удаленной от полюса О точкой сечения витка на внутреннем диа40 метре пружины Р ну, и точка А, являющаяся наиболее удаленной от полюса О точкой сечения витка на наружном диаметре пружиHH Рнер, совершают вращательное движение вокруг полюса О, При повороте

45 плоскости витка пружины на угол

a = y — yj точки А и В, поворачиваясь на этот же угол вокруг полюса О, имеют радиальные перемещения относительно среднего диаметра пружины hp, и Лэ . Радиальные перемещения hg компенсируют зазор между наружной поверхностью инструментального шпинделя 1 и внутренней поверхностью пружины 7, а радиальные перемещения ЛА — между внутренней поверхностью приводного шпинделя 2 и наружной поверхностью пружины 7.

Изменение следом плоскости витка О—

0 своего положения при сжатии пружины 7 способствует изменению положения точек

1750876 на среднем диаметре пружины 7, а именно, полюс 0 радиально удаляешься от оси пружины 7 в точку О на величину Ло при повороте следа плоскости витка Π— О пружины 7 на угол а(фиг. 4). При этом сечение витка (фиг.

5) имеет поворот относительно полюса О на тот же угол а, в результате точка В имеет радиальное перемещение вниз относительно полюса О, а точка А — радиальное перемещение, вверх относительно полюса О.

Таким образом общее радиальное перемещение точки А составит сумму перемещений: перемещения точки О на средней диаметре при сжатии пружины 7 -А, и перемещения точки А от вращения вокруг полюса Π— Лад

N =ho+hz где значения hz в общем случае, например, при использовании формы сечения витка в виде трапеции, определенные для точек А и В, не равны друг другу, Для формы сечения витка, представленной на фиг. 3, 4 (параллелограмм) Лад = агав = 4к.

Общее радиальное перемещение точки

8:

Ьв = th — Дав(При этом возможны варианты, когда;

1,ho >hzB, haB (О

2, Л, = haB, hB = О, т. е. радиальное перемещение точки 8 равно нулю.

3. 6, < haB, haB > О, т, е, имеет место компенсация зазора.

Это зависит от положения и величины радиуса-вектора р (фиг. 5) с полюсом О в точке пересечения диагонали АВ сечения витка с измененной окружностью среднего диаметра пружины. Рассчитаем предельное значение полярных координат полярной оси р, при которых конструкция будет работоспособна, т, е. при которых hctB > О, и зазор по внутренней поверхности пружины

7 компенсируется при ее сжатии, Для этого в качестве граничного условия используем условие

Л =hB

Тогда;

p = arccos (sin (у — — ) — = у1 а R а

2) р

Другим граничным условием является условие: hB = 4zB — h, . при полной компенсации зазора Q< по внутренней поверхности пружины 7 при повороте витка на угол а

Лв=hH

Тогда

Таким образом при заданном значении рдля обеспечения работоспособной конструкции, т. е. конструкции, обеспечивающей компенсацию зазора (в том числе, частичную) по внутренней поверхности пружины

10 7, угол р должен изменяться в пределах; от ф = are соз(з!п(у — — ).— ) — а R а

2 р 2 до

15.P2 = вн

+ Rsln(y — — )

sin а+ 1 -со

= агссо

Р

20 — 2a.

При этом значение р1 не должно включаться в диапазон изменения угла rp, так как при этом радиальное перемещение рав25 но нулю, т. е, p>

30 внутренней поверхности пружины 7. При этом целесообразно вести расчет по максимальному значению зазора бей и 5нар что гарантирует полную компенсацию зазоров по внутренней поверхности и наружной

35 пружины 7. При этом

5Hap =fP cosI$+P) +

+ "(r ф, р40 Пример. Пусть пружина сжатия имеет следующие характеристики Dcp = 50 мм; шаг

t = 16 мм, р = 3 мм, пружина установлена на инструментальном шпинделе по посадке

H4+0 007/Ь4

45 пусть предельное состояние пружины характеризуется зазором между витками, соответствующим расстоянию между полюсами двух соседних сечений витков 13 мм.

Тогда предельное положение витка соответ50 ствует углу подьема витка у1 (фиг. 2):

13

У1 = srctg g>g 5р 4,7

Угол подъема витка пружины в недеформированном состоянии:

55 у=агс(ц =5,9

16

Ф

Тогда угол а=y-у> =1,2

1750876 оси

p1 = агссоз (— sifl(y — )) —

R . а «а

Р а 50 5 при У- 5,9; g = 0,6 р = 3 мм: Я - 2 0 994

-25,15 мм.

Зазор на сторону —,014

Апах — р — 0,007 = Лен

10 .р1 = агссоз(з!п5,3 — 0;F =

О.25,1

= 40 =0,7рад.

Фактический угол наклона полярной

15 оси:

P2 =

= агс

20 а.

2 ф = агссоз(0,007/

+25 sin5,3О)/3 — 0.,6 =28 =0,49рад

+ Rsin(y — — ) а

= дГСС а, 35

D Dc гдеа=у — y<, R = — =2 Зсозу

p — радиус-вектор сечения витка пружины с полюсом в точке сечения диагонали

40 сечения витка пружины со средним диаметром пружины;

yNy>- углы подьема витка пружины в недеформированном и деформированном состояниях, 45 а- угол поворота поперечного сечения витка пружины в продольной плоскости;

Лен- величина максимального зазора между инструментальным шпинделем и внутренней поверхностью пружины;

50 а величина максимального зазора между наружной поверхностью пружины и приводным шпинделем >р определяется из математической зависимости

55 Ь„ар icos(> +P) + а

+ RS n(y - р) ь п а «- (1 — соза}

Критический угол наклона полярной.

При этом значение зазора на сторону по наружному диаметру пружины Asp .

Ьн.р — (p соз(— + р+ R sin(y >) а, а

Лндр = (3 COS(0,6 + 28 ) +

t 25,15 sin(5,9 — 0,6 ) si021 2о + (1 соз1 2o) — 0,099;26нар = 0,2мм, Н10 +0,1. что соответствует посадке ф 50 при максимальном гарантированном зазоре 0,2 мм.

Таким образом, для заданной посадки по внутреннему диаметру пружины с указанными характеристиками необходимо обеспечить сечение витка пружины с длиной полярной оси p = 3 мм и наклоном ее к оси пружины p - (0,7, 0,49) рад, при этом полная компенсация зазора имеет место при р=0,49 рад.

Формула изобретения

Реэьбонарезной станок, содержащий привод вращения, кинематически связанный с полым приводным шпинделем, инструментальный шпиндель, установленный в полости приводного шпинделя с возможностью осевого перемещения и связанный с ним посредством скользящей шпонки, жестко закрепленной в приводном шпинделе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности нарезания резьбы, станок снабжен регулировочной гайкой, установленными в полости приводного шпинделя концентрично инструментальному шпинделю пружиной и втулкой с продольным пазом, посредством которого втулка взаимодействует со скользящей шпанкой, причем один конец пружины предназначен для взаимодействия с приводным шпинделем, а другой конец — для взаимодействия с торцом втулки. установленной с возможностью осевого перемещения от регулировочной гайки, при этом витки пружины в поперечном сечении имеют форму правильного многогранника и критическое значение суммарного угла поворота поперечного сечения витка р при сжатии пружины îïðåделяется из условий ф1 < У)

p = arccos(sln(y — — ) — ) —, аR а.

2p 2

P2 =

Ьн

1750876

1750876

Фаг.4

ФигЗ . Составитель Н.орлова

Редактор Т.Лазоренко Техред M.Mîðlåíòýë Корректор В.Петраш

Заказ 2648 Тираж Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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