Резьбовой копир металлорежущего станка

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5030610/08 (22) 11.1191 (46) 30.12.93 Бюл. Na 47-48 (76) Орлова Наталья Игоревна; Райский Виталий

Валентинович; Орлов Дмитрий Владимирович; Рыжов Игорь Семенович (54) РИЬБОВОЙ КОПИР МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕ-

ГО СТАНКА

{57) Использование: копир предназначен дпя нареэания точной резьбы Сущность изобретения: устройство содержит приводной и инструментальный ивиндели. На наружной поверхности инструмен(в) ЯЦ (и) 200%21 Н (щ г тального иледеля вьитолнена резьба предназначенная для взаимодействия с винтовым упругим элементом, расположенным на внутренней поверхности преодного шпинделя Один конец винтового элемента жестко связан с приводным шпинделем, а другой конец элемента взаимодействует с втулкой.

Втулка перемещается в осевом направлении при помощи регулировочной гайки. Гайка позволяет регулировать осевую нагрузку на упругий элемент, в результате чего обеспечивается компенсация боковых и радиальных зазоров в резьбовой паре. 8

VJl

2005021

1 = ген/соз, 5 приЕ>1, 11эоосетение относится к станкостроению и может быть использовано в прецизионных резьбодоводочных, резьбонарезных, сверлильных и расточных станках, Известен резьбовой копир металлорежущего станка, содержащий инструментальный шпиндель с винтовой нарезкой,. установленный концентрично s ходовой гайке. выполненной в виде зубчатого колеса, с возможностью вращения и осевого перемещения относительно нее.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является резьбовой копир металлорежущего станка, содержащий инструментальный шпиндель с резьбо вой наружной noaeрхностью, установленный концентрично в приводном шпинделе с возможностью вращения от крутящего момента и осевого перемещения по нему и .. сопряженный с ним по резьбе, выполненной на внутренней поверхности приводного шпинделя.

Однако в указанных конструкциях отсутствует компенсация осевых (боковых) зазоров в резьбовом соединении, а также, радиальных зазоров, в связи с чем имеют место существенные погрешности подачи инструмента и соответственно погрешности .шага, диаметра и угла профиля нарезаемой резьбы.

Целью изобретения является повышение точности обработки резьб, Поставленная цель достигается тем, что в резьбовом копире металлорежущего станка внутренняя резьбовая поверхность приводного шпинделя выполнена в виде витого упругого элемента, связанного жестко с приводным шпинделем силовым элементом в плоскости действия крутящего момента, и он дополнительно снабжен прижимным узлом, содержащим контрящую реэьбовую крышку с возможностью осевого перемещения по приводному шпинделю и контактирующую с ней по торцу втулку, установленную концентрично и свободно в зазоре между инструментальным и приводным шпинделями и контактирующую другим концом с упругим элементом с оптимальным числом рабочих витков. где Таам — момент, прикладываемый к контрящей резьбовой крышке;

f — коэффициент трения между опорной поверхностью витка упругого элемента и втулкой;

1-условная длина витка в плоскости его расположения, К1 — коэффициент неполноты площади контакта упругого элемента со втулкой;, Ь вЂ” вероятностное значение бокового зазора в резьбе; гвн, гвнут. — радиусы, соответствующие наружному и внутреннему диаметрам упругого элемента; у- угол наклона витка упругого элемента:

El — жесткость витка при изгибе, а зазор между наружными поверхностями упругого элемента и инструментального шпинделя выполнен равным

20 4 а

hp =К2 h, stn (P — ) 25 где К2 — коэффициент пропорциональности диагонали впадины резьбы шпинделя в осевом сечении р1 и высоты боковой поверхности сечения витка упругого элементаpz

К2 = P2// 1 е й- угол профиля резьбы;

P — угол, определяющий положение ди-. 5 агонали впадины; (- угол поворота сечения витка в пределах бокового зазора; при этом направление резьбы контрящей крышки совпадает с направлением

"0 свивки упругого элемента, и профиль сечения витка упругого элемента выполнен по форме профиля ходовой резьбы инструментального шпинделя.

Неизвестно выполнение резьбовой поверхности приводного шпинделя в виде витого упругого элемента, соединенного с ним силовым элементом. Известно выполнение ,прижимного узла в виде втулки и контрящей

50 гайки, однако неизвестно соединение этого узла с резьбовой поверхностью приводного шпинделя, что обеспечивает эффект компенсации радиального зазора в резьбе путем поворота сечения витка при сжатии

55 пружины и при обеспечении момента в направлении и свивки упругого элемента; неизвестно выполнение резьбовой поверхности приводного шпинделя с числом рабочих витков

2005021

1/2

0,5тзав(вн — гвиД K1

f (вн — г:ну,}ЛЕ1 неизвестно выполнение направления резьбы коктрящей крышки совпадающим с направлением свивки упругого элемента с целью компенсации бокового зазора в резьбе; известна компенсация радиального зазора между инструментальным и приводным шпинделями путем сжатия упругого элемента, однако неизвестна ком пенсация величины радиального зазора как функции бокового зазора в резьбе, известно выполнение сечения витка компенсационной пружины в форме многоугольника, однако неизвестно выполнение сечения витка пружины по форме профиля ходовой резьбы, создающее эффект компенсации одновременно радиальных и боковых зазоров в резьбе.

Поскольку неизвестны перечисленные отличительные признаки, то они способствуют критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного резьбового копира; на фиг.

2 — положение сечения витка при действии сжимающей нагрузки Р; на фиг. 3 — положение сечения витка при действии нагрузки

Р и крутящего момекта Т; на фиг. 4 и 5— картина функциональной зависимости радиального зазора Лрвд от боковогр зазора А

Копир (см. фиг. 1) содержит инструментальный шпиндель 1, нагруженный крутящим .моментом Т, установленный концентрично в приводном шпикделе 2, внутренняя реэьбозая поверхность которого выполнена в виде битого упругого элемента 3, жестко связанного с приводным шпинделем 2 посредством общей шпонки 4. На шпинделе 2 и шпонке 4 установлена приводная шестерня

5. С одного торца упругий элемент 3 коктактирует с опорной поверхностью приводного шпинделя 2, а с другого торца он контактирует с элементом прижимного узла, а именно втулкой 6, установленной свободно в зазоре между инструментальным 1 и приводным 2 шпинделями. Втулка 6 на другом конце контактирует па торцу с другим элементом прижимного узла — регулировочной гайкой 7 с контрящими виктами 8.

Приводной шпиндель 2 установлен в стационарном корпусе 9 на подшипниках 10 и на выходном конце приводного шпинделя 2 на подшипниках 11 установлен корпус 12 устройства для крепления обрабатываемой детали (на чертеже не показано). На конце инструментального шпинделя закреплен инструмент. Крепление корпуса 12 на наружной поверхности приводного шпинделя

2 на подшипниках 11 вызвано необходимостью установки детали со стороны шпинделя 1 с целью повышения точности обработки.

Устройство работает следующим образом.

Обеспечивают плотное прилегание упругого элемента в по реэьбовой поверхности инструментального шпинделя 1 при сютам корпусе 12. Это осуществляют путем вращения регулировочной гайки 7 в направлении свивки упругого элемента 3. Регулировочная гайка 7, перемещаясь вдоль шпинделя 2 в направлении к упругому элементу 3, обеспечивает тем самым перемещение втулки 6. При этом втулка 6 создает

20 осевую нагрузку на упругий элемент 3, и происходит сжатие упругого элемента 3 на величину А, а также скручивание его под нагрузкой на угол 6, Осевое перемещение каждого витка А упругого элемента 3 может осуществляться только в пределах бокового зазора в резьбе Л (см. фиг.2), Поскольку для компенсации зазора требуется незначителькое увеличение кагрузки соответственно незначительным переме30 щекиям, то и значение угла поворота 8 соответственно мало. Подобная регулировка, когда выбираются зазоры в одном направлении, была бы приемлема при одкокаправленном перемещении шпинделя 1. В условиях реверса зазоры в резьбе должны быть полностью аннулированы, Это достигается созданием внешнего закручивающего момента на упругий элемент 3 со стороны регулиро40 вочной гайки 7 — Т see. При действии его в направлении свивки упругого элемента 3 происходит дополнительный доворот последнего на угол О без осевого перемещения витков, что вызывает изменение положения сечения витка по сравнением с исходным (см. фиг. 3). Это происходит за счет появления некоторого опрокидывающего момента То р.

Рассмотрим сечение витка на фиг. 3, 50 Пусть момент Teae., передаваемый от регулировочной гайки 7 через втулку 6 ка упругий элемент 3,,имеет направление, совпадающее с.найравлением свивки упругого элемента 3, Тогда в общем случае на

55 элементарный объем витка (dx действуют две элементарные силы от момента Т>ае,. сила N от скручивающего действия момента, направленная по оси Х, и сила S от растягивающего (проволоку) действия ма2005021 мента, направленная вдоль тела витка. Резуль ирующая нагрузка от этих сил Р на плече г,„отражает суммарное действие момента Тзвв. Вектор результирующей силы R расположен в плоскости XOZ. Проекция его 5

„на ось Z-R является силой, создающей на плече р (см. фиг. 2) опрокидывающий момент Твлр. При этом опрокидывание витка может произойти только в том случае, если

Толр. превышает значение момента сопро- 10 тивления, обусловленного жесткостью витка !1ри изгибе; T.е. вектор R должен быть больше некоторой силы Ролр, необходимой для поворота сечения витка в пределах зазора h. Эта сила при определенныхуслови- 15 ях (виток представлен балкой) может быть определена по формуле:

ЗА Е

Ропр= — у—

1 где — длина витка в его плоскости, !

=2гвн/cos у; у- угол подъема витка.

Внешняя опрокидывающая нагрузка R может быть определена из следующих соображений, Действие этой нагрузки в конечном итоге обусловлено действием момента Тввв„который определяется по формуле

„з — )

К1(вн гвнут) (1) 55

Pn--R

Из уравнения (*) общее значение силы затяжки находится как

И образим резьбу в виде. односкосого клина. Тогда сила затяжки Р будет являться проекцией равнодействующей Rp на вертикальную ось Z-2, Поскольку направление си- 40 лы RP совпадает с направлением витка, то численно Rp=S=P/sin y или Р=Я sin у(или для n-ro витка Рл=-S sin у), С увеличением момента завинчивания Тввв и соответствующим увеличением силы затяжки Р пропор- 45 ционально увеличивается сила S. При условии отсутствия проскальзывания между торцовыми поверхностями регулировочной гайки 7, втулки 6 и упругого элемента 3 имеет мес то прямая пропорци- 50 ональность между силой S и Тввв, Из фиг. 2

8 =St cos (90. ф=Ялз!и у. т.е, сила R числен. но равна силе затяжки Р на и-м витке: Ness(Р К

2 (Ген гзвнут) (2) Для определения силы затяжки íà и-м витке воспользуемся упрощенной зависимостью между силой затяжки P и силой Рл; где Š— число витков упругого элемента.

Подставив последнее выражение в формулу (2), получим удобное выражение для

onTHM3n! Horo случая Ponp=R ".

2 (вн — внут) Z

Тогда число витков Z, подверженных опрокидыванию, т.е, оптимальное число витков упругого элемента, равно с

112

Z, приg>1 где Тввв, — крутящий момент на регулировочной гайке 7;

f коэффициент трения между торцовой . поверхностью витка упругого элемента 3 и втулкой 6; ! — условная длина витка в плоскости его расположения;

К1 — коэффициент неполноты площади контакта упругого элемента 3 со втулкой б;

Е! — жесткость витка упругого элемента

3 при изгибе;

Ь вЂ” наибольшее вероятностное значение бокового зазора в резьбе при статическом положении упругого элемента 3; гвн. гвнут — радиусы, соответствующие наружному и внутреннему диаметрам упругого элемента 3. у — угол наклона витка упругого элемента 3.

Поскольку перемещение Й незначительно, то достаточно обеспечить зазор в шпоночном соединении с упругим элементом 3 по ходовой посадке, что гарантированно обеспечит перемещение от скручивания.

С увеличением силы Р, т.е. с увеличением силы затяжки, можно обеспечить оп- тимальное число витков 2 упругого элемента 3. Однако необходима проверка условия свободного перемещения оптимального количества витков под действием момента закручивания упрутого элемента Э

2005021

1 2

Т,„„в направлении свивки упругого элемента 3 будет иметь место не только компенсация боковых зазоров в резьбе, но и радиального зазора.

Если направление момента Т»>. противополо>кно направлению свивки упругого элемента 3, то сила сжатия витка S (см. фиг. 3) и сила N создают равнодействующую нагрузку Rl, которая способствует прижатию витка к поверхности резьбы шпинделя 1 в том жа направлении, что и нагрузка Р. При этом опрокидывания витка от составляющей R> не происходит, т,к. проекция ее на плоскость У07 является не опрокидывающей, а прижимающей нагрузкой, и зазор Ь не устраняется. Болев того, происходит увеличение зазора Ь за.счет сдвига сечения витка вверх по. резьбовой поверхности от изменения его кривизны при действии нагрузки S, сжимающей тело проволоки упФормула изобретения

РЕЗВ БОВОЙ КОПИР МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА, содержащий инструментальный шпиндель с выполненной Hà era наружной поверхности резьбой, предназначенной для взаимодействия с ответной резьбовой поверхностью, выполненной на в; . ;.>виней поверхности приводного шпинделя, приводную шестерню, установленную на приводном шпинделе при помощи шпонки, отличающийся тем, что он снабжен ус;,0ановленной на наружной поверхности инструментального шпинделя втулкой и регулировочной гайкой, а резьбовая поверхность приводного шпинделя выполнена в виде винтового упругого эле.мента, один конец которого жестко связан с приводным шпинделем, а другой конец установлен с возможностью взаимодействия с торцом ьтулки, другой торец которого предназначен для взаимодействия с установленной на приводном шпинделе с возможностью осевого перемещения регулировочной гайкой, при этом шпонка установлена в продольном пазу, выполненном в теле винтового упругого элемента, количество витков которого определяется по формуле

1/2 (0.0Тз в(Рвн- вне Kl з з

f (гвн — ганут) E I при Z> где Т»я крутящий момент, прикладываемый к регулировочной гайке; ругого элемента 3. По этой же причине одновременно имеет место заклинивание витка упругого элемента относительно приводного шпинделя 2. Заклинивание про5 исходит на первом же витке со стороны приложения момента Т» и соответствует прессовой посадке. Сам по себе эффект заклинивания не нарушает работоспособности конструкции, Однако изгибающая

10 нагрузка на виток (на фиг, не показано) создает условия отклонения вектора R> по отношению к плоскости XOZ и отклоняющая нагрузка сдвигает виток вверх по боковой поверхности. При этом зазор

15 Ь увеличивается, В связи с этим эффект компенсации бокового зазора в резьбе в рассматриваемом случае не происходит, (56) Авторское свидетельство СССР

20 ¹ 1060362, кл. В 23 G 1/16, 1982. гвму, гинут - радиусы, соответствующие

25 внешнему и внутреннему диаметрам упругого элемента;

I - -условная длина витка упругого эле мента е плоскости его расположения, гвму., 30 сову

y - угол наклона витка упругого элемент в, f - коэффициент трения между опорной поверхностью витка упругого элемента и втулкой;

К - коэффициент неполноты площади контакта упругого элемента с втулкой;

Ь - вероятностное значение бокового

40 зазора в резьбе;

L 1- жесткость винта при изгибе, нри этом величина зазора между наружными поверхностями винтового упругого элемента и инструментального шпинделя определяется по формуле (u

s! n (— — (у2

Лрад= К2 L " 2 зЬ{Р-Р2 где К2- коэффициент пропорциональности диагонали впадины резьбы шпинделя в осевом сечении р1 и высоты боковой поверхности сечения витка упругого элемента pz, К2=-pzlp, а — угол профиля резьбы;

55 p - угол, определяющий положение диагонали впадины; (- угол поворота сечения витка в пределах бокового зазора: (= / — дrccos — -+ сГ) и1 р, 2005021

20050с

ЦРиг. Ф

Составитель Н. Орлова

Техред М.Моргентал Корректор M. Демчик

Редактор А. Бер

Тираж Подписное

ННО "Поиск Роспатента

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

Заказ 3417

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

Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка Резьбовой копир металлорежущего станка 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов резанием,и может быть использовано для нарезания резьбы в отверстиях различных деталей

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно к резьбонарезным устройствам, и может быть использовано для нарезания резьбы метчиками

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для нарезания резьбы метчиками на станках с автоматическим циклом обработки, в том числе многошпиндельных

Изобретение относится к машиностроению , а именно к металлообрабатывающему оборудованию

Изобретение относится к станкостроению , в частности к производству станков для нарезания резьбы

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в резьбонарезных и агрегатных станках для нарезания резьбы в глухих отверстиях

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для нарезания резьбы, и может быть использовано для нарезания резьбы в глухих и сквозных отверстиях

Изобретение относится к области станкостроения, механизмам центрирования гайконарезных автоматов

Изобретение относится к области обработки металлов резанием

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов резанием на операциях обработки резьбовых отверстий в заготовках из различных материалов осевым инструментом, в частности, при резании глубоких резьб метчиками малого диаметра (1-6 мм)

Изобретение относится к области машиностроения, обработке металлов лезвийным инструментом с применением смазочно-охлаждающих жидкостей

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для нарезания резьбы, и может быть использовано для нарезания резьбы в глухих и сквозных отверстиях

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в составе многошиндельных резьбонарезных станков и автоматических линий для нарезания резьб метчиками, а также автономно как переносной инструмент

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при формировании резьбы в деталях с плоскопараллельными поверхностями, в том числе и несимметричной формы

Устройство содержит источник колебаний и волновод. Волновод выполнен в виде гибкого стального витого металлорукава, плотно заполненного рядом керамических шариков с лунками, при этом одним концом волновод жестко соединен с источником колебаний, а свободный конец волновода связан с вильчатым прихватом для закрепления заготовки. Устройство может быть снабжено толкателем, установленным на свободном конце волновода, а шарики волновода могут быть выполнены с переменным диаметром и глубиной лунки, с увеличением их в сторону источника колебаний. Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение мобильности устройства за счет создания независимой от заготовки и метчика системы подвода ультразвуковых колебаний. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ состоит в том, что используют инструмент, содержащий выдавливающую часть с клиновыми инденторами, соединенную с возможностью относительного вращения с метчиком, к калибрующей части которого примыкает бесканавочный участок. При этом осуществляют давление метчиком на выдавливающую часть и при ее осевом перемещении инденторами выдавливают прорези, образующийся грат срезают режущей частью метчика. После врезания в заготовку бесканавочного участка устраняют осевое воздействие на метчик, и нарезание резьбы осуществляют путем его самозатягивания в заготовку по сформированному в процессе нарезания резьбы резьбовому соединению между резьбовой частью и заготовкой. В стружечные канавки перед бесканавочным участком метчика подают сжатый воздух, а отверстие заготовки периодически перекрывают со стороны выдавливающей части. Выдавливающая часть выполнена в виде втулки, например, из магнитного материала. Число витков резьбы бесканавочного участка определено по приведенной формуле. Достигается расширение технологических возможностей при нарезании крупной резьбы в глубоких отверстиях заготовок из пластичных материалов, повышение точности нарезаемой резьбы, производительности обработки, ресурса инструмента и снижение затрат мощности на резание. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ включает использование инструмента, содержащего выдавливающую часть, выполненную в виде диска, установленного на хвостовике с возможностью вращения и прилегающего к зубьям режущей части, на наружной поверхности которого расположены инденторы для нанесения стружкоразделительных канавок и канавки для размещения грата, к калибрующей части примыкает полая бесканавочная часть с резьбой, аналогичной резьбе режущей части на наружной поверхности, и с элементом крепления отсасывающего устройства, в диске напротив стружечных канавок выполнены отверстия диаметром меньше ширины зубьев режущей части, а диаметр отверстия бесканавочной части превышает диаметр сердцевины калибрующей части и открывает ее стружечные канавки. При этом в отверстии заготовки выдавливают стружкоразделительные канавки, после врезания бесканавочной части тянущее усилие снимают и осуществляют обработку самозатягиванием, срезанный режущей частью грат вместе со стружкой отсасывают через отверстие бесканавочной части под воздействием воздушно-охлаждающей смеси, проходящей через отверстия диска, а вращение инструмента периодически останавливают и совмещают отверстия в диске со стружечными канавками для их продувки. Достигается расширение технологических возможностей при нарезании крупной резьбы в глубоких отверстиях. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх