Устройство для базирования и вращения деталей

 

Использование: в станках для суперфинишной обработки тел вращения, например, колец подшипников качения. Сущность: устройство для базирования и вращения деталей содержит шпиндель, включающий установленный в корпусе приводной вал с ведущим элементом, гидроопору для обрабатываемой детали и расположенный на ней элемент прижима детали к ведущему элементу приводного вала шпинделя. В устройстве предусмотрен промежуточный вал, расположенный концентрично приводному валу в его полости, причем один конец промежуточного вала соединен шарнирно с приводным валом, а другой - шарнирно с ведущим элементом. Последний выполнен в виде втулки, помещенной соосно шпинделю в торцевую часть его приводного вала с возможностью самоустановки по неподвижной гидроопоре. Кроме того, торцевая часть втулки выполнена с полостью под гидроопору, наружная ее поверхность - с выступами, а внутренняя поверхность торцевой части приводного вала - соответственно с пазами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к станкам для суперфинишной обработки тел вращения, например, колец подшипников качения.

Известно устройство для базирования и вращения деталей (а.с. N 428654, кл. В 24В 41/04, 1971), содержащее радиальные опоры базирования детали по поверхности вращения и самоустанавливающийся между плоскими гидроили аэростатическими опорами плоскопараллельный диск с плоским ведущим торцом, связанный с валом привода, например со шпинделем, с возможностью осевых смещений, а также средства прижатия детали к ведущему торцу диска.

Недостатками устройства являются радиальное проскальзывание и проворачивание обрабатываемой детали относительно ведущего торца, которое ведет к износу последнего, что ухудшает эксплуатационные параметры оснастки и низкие качественные характеристики обрабатываемых поверхностей деталей.

Известно устройство для базирования и вращения деталей (а.с. N 779050, кл. В 24В 41/04, 1980), содержащее радиальные опоры для детали, корпус с плоскими гидро- или аэростатическими опорами с осевыми каналами, между которыми установлен плоскопараллельный диск с плоским ведущим торцом, механизм передачи вращения, соединяющий диск с валом привода, средства силового замыкания детали на торец диска, дополнительную гидро- или аэростатическую радиальную опору диска с двумя группами каналов подвода рабочей среды, одна из которых расположена со стороны радиальной опоры для детали, а устройство снабжено средствами для раздельного регулирования давления в группах каналов, при этом механизм передачи вращения выполнен в виде двойного карданного вала.

Однако, предложенная сложная конструкция устройства (включающая неоправданно усложненный привод вращения обрабатываемого изделия и еще более сложную в настройке гидро- аэростатическую подвеску) практически не обеспечивает получение высоких точностных характеристик обрабатываемых поверхностей деталей. Относительное движение обрабатываемой детали и ведущего диска (смещение оси вращения изделия относительно оси вращения ведущего магнита), от которого зависит точность обрабатываемых изделий и которое в предлагаемом устройстве неизбежно из-за размещения обрабатываемой детали на двух жестких опорах-башмаках, расположенных под определенным углом.

Наиболее близким к заявляемому является шпиндельное устройство (а.с. N296372, кл. В 24В 41/04, 1974), содержащее механизм базирования обрабатываемой детали в виде гидроопоры, установленной на неподвижной бабке, смонтированный на подшипниках приводной вал шпинделя, снабженный ведущей накладкой, элемент прижима детали к торцевой части накладки, расположенный на гидроопоре.

Однако конструкция данного устройства сложна в изготовлении, а в процессе обработки деталей (например суперфинишной колец шарикоподшипников) с помощью данного устройства смещение или перекос осей гидроопоры и ведущего элемента шпинделя приводит к искажению геометрических параметров обрабатываемых деталей, например, смещение желоба относительно посадочного отверстия, искривлению желоба относительно торцов кольца, увеличению волнистости, некруглости, причем искажение перечисленных выше параметров на 1-2 мкм (в некоторых случаях доли мкм) приводит к непоправимому браку детали.

Целью изобретения является улучшение геометрических параметров обрабатываемых деталей за счет автоматического совмещения осей гидроопоры и ведущего элемента шпинделя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для базирования и вращения деталей, содержащем шпиндель с приводным валом, в свою очередь снабженным ведущим элементом, гидроопору для обрабатываемой детали, и расположенный на ней элемент прижима детали к ведущему элементу приводного вала шпинделя, выполнен промежуточный вал, расположенный концентрично приводному валу в его полости, причем один конец промежуточного вала соединен шарнирно с приводным валом, другой шарнирно с ведущим элементом, выполненным в виде втулки, помещенной соосно шпинделю в торцевую часть его приводного вала с возможностью самоустановки по подвижной гидроопоре. Кроме того, торцевая часть втулки выполнена с полостью под гидроопору.

Кроме того, наружная поверхность втулки выполнена с выступами, а внутренняя поверхность торцевой части приводного вала соответственно с пазами, причем выступы и пазы расположены равномерно по диаметру и с зазором друг относительно друга, обеспечивая подвижность втулки внутри приводного вала.

Из научно-технической и патентной литературы решений, с указанной совокупностью признаков, не обнаружено. Предложенное авторами выполнение в полости приводного вала шпинделя на шаровых опорах промежуточного вала, один конец которого через шаровые опоры соединен с приводным валом, а другой - через шаровые опоры с ведущей втулкой шпинделя, расположенной со степенью свободы относительно приводного вала шпинделя, позволяет производить автоматическое совмещение оси вращения гидроопоры с обрабатываемым кольцом и оси вращения ведущей втулки приводного вала шпинделя, причем выполнение выступов на наружной поверхности втулки, равномерно по ее диаметру и соответственно для выступов пазов, с внутренней стороны приводного вала, и расположенных с зазором относительно выступов, обеспечивает подвижность втулки внутри приводного вала и наилучшее сцепление при передаче вращения от вала втулке.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлен продольный разрез устройства, на фиг.2-разрез А-А на фиг.1.

Позициями на чертеже обозначены: корпус шпинделя 1, двухшаровые подшипники 2, промежуточный вал 3, подшипники 4, приводной вал 5, ведущая втулка 6, кольцо крепления втулки 6 на валу 5 7, обрабатываемая деталь 8, упорный подшипник 9, загрузочный лоток 10, кольца крепления вала 3 11, выступы втулки 12, гидроопора 13, подвижный ползун 14, корпус гидроопоры 15, пазы вала 5 16, необрабатываемая деталь 17.

В корпусе шпинделя 1 (фиг.1) на подшипниках 4 установлен вал 5, в полости которого концентрично на двух шаровых подшипниках 2 установлен промежуточный вал 3, закрепленный кольцами 11. Причем один конец промежуточного вала через шаровую опору соединен с приводным валом 5, а другой его конец через вторую шаровую опору с ведущей втулкой 6. Таким образом, промежуточный вал 3 базируется на внутренних кольцах шаровых подшипников 2, а наружные кольца жестко соединены одно с приводным валом, другое с ведущей втулкой, которая в свою очередь выполнена подвижной относительно вала 5 с возможностью самоустановки соосно по неподвижной гидроопоре 13. В торцевой части ведущей втулки 6 выполнена полость под выступающую часть гидроопоры 13 от обрабатываемой детали 8 (диаметр полости равен внутреннему диаметру обрабатываемого кольца), обеспечивая таким образом возможность плотного прижатия торцевых поверхностей обрабатываемой детали и ведущей втулки. На правом конце вала 5 выполнены равномерно по диаметру три паза 16, в которые входят с зазорами три выступа 12, расположенные с наружней поверхности втулки (фиг.2). Предусмотренный зазор обеспечивает подвижность втулки 6 относительно вала 5 в радиальном направлении, а кольцо 7 удерживает втулку на валу 5. Обрабатываемое кольцо 8, одетое на неподвижную гидроопору 13, одним торцем прижимается к кольцу упорного подшипника 9, другим к ведущей втулке 6. Гидроопора 13 установлена в ползуне 14, помещенным в свою очередь в корпус 15, к которому прикреплен загрузочный лоток 10 с очередным не обработанным кольцом 17.

Устройство работает следующим образом.

Ползун 14 вместе с гидроопорой 13, прижимным подшипником 9 отводят в крайне правое положение (механизм отвода не показан), кольцо 17 из лотка 10 проваливается в полость корпуса 15. При движении ползуна 14 влево, кольцо 8 одевается на гидроопору 13 и движется до соприкосновения с торцевой частью ведущей втулки 12, при этом выступающая часть гидроопоры 13 входит в выполненную под нее в торцевой части втулки полость, диаметр которой равен внутреннему диаметру обрабатываемого кольца. Если ось вала 5 смещена относительно оси гидроопоры 13 и ползуна 14, то при входе гидроопоры 13 в полость втулки 12 она скорректирует свое положение таким образом, что ее ось совпадает с осью гидроопоры, т.к. она помещена на наружном кольце шаровой опоры 2, при этом ось вала 3 относительно оси шпинделя 5 повернется на некоторый угол вокруг центра левого шарового подшипника 2. Одновременно с этим торцевая плоскость втулки 12, соприкасаясь с торцем обрабатываемого кольца, повернется на некоторый угол относительно наружного кольца правого шарового подшипника 21, автоматически устанавливаясь параллельно плоскости кольца упорного подшипника 9. Таким образом, вращение вала 5 через пазы 16 на валу 5 и выступы 12 на втулке 6, передается втулке 6 и обрабатываемому кольцу 8, прижатому ползуном 14 через подшипник 9 к торцевой поверхности втулки 6. При этом оси гидроопоры 13, кольца 8 и ведущей втулки 6 совпадут и установятся параллельными плоскости, зажимающей обрабатываемое кольцо, несмотря на то, что оси шпинделя и гидроопоры могут быть смещены относительно друг друга и пересекаться на какой-то незначительный угол.

Описанное выше исполнение шпинделя в суперфинишном станке позволяет не только сохранять геометрические параметры детали, полученные точной шлифовкой, но и улучшать их.

После окончания обработки ползун 14 отводят вправо, кольцо 8 снимают с гидроопоры 12, очередное кольцо 17 одевают на гидроопору, поджимают к торцу втулки 6, вал 5 приводят во вращение, повторяя таким образом процесс обработки.

Формула изобретения

1. Устройство для базирования и вращения деталей, содержащее шпиндель, включающий установленный в корпусе приводной вал с ведущим элементом, гидроопору для обрабатываемой детали и элемент прижима детали к ведущему элементу приводного вала шпинделя, отличающееся тем, что устройство снабжено промежуточным валом, расположенным концентрично приводному валу в его полости, причем один конец промежуточного вала соединен шарнирно с приводным валом, а другой шарнирно с ведущим злементом, выполненным в виде втулки, размещенной соосно шпинделю в торцовой части его приводного вала с возможностью самоустановки по неподвижной гидроопоре.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в торцовой части втулки выполнена полость под гидроопору.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на наружной поверхности втулки выполнены выступы, а на внутренней поверхности торцовой части приводного вала соответственно пазы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2