Резьбонакатная головка

 

Использование: для обработки металлов давлением, в частности для формообразования резьб на деталях из сталей и сплавов накатыванием. Сущность изобретения: головка содержит корпус, переднюю и заднюю крышки, упорные ролики, накатные ролики, смонтированные на эксцентриковых осях, установленных посредством шарнирных опор в передней и задней крышках под углом к оси накатывания. Головка снабжена охватывающей корпус державкой, смонтированной с возможностью осевого перемещения относительно корпуса. Державка выполнена с направленными под углом менее 45^o винтовыми пазами, в которых размещены упорные ролики. Рассмотрены варианты расположения пазов в державке. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к устройствам для формообразования резьб на деталях из сталей и сплавов накатыванием.

Известна резьбонакатная головка [1] содержащая резьбонакатные ролики, смонтированные на эксцентриковых осях, и поворотные переднюю и заднюю крышки, в которых размещены сферические опоры эксцентриковых осей. Недостатком известной головки является невозможность изменения угла перекрещивания осей накатных роликов в процессе резьбонакатывания, что не позволяет обеспечить высокую точность при обработке длинных резьб.

Известна установка для накатывания резьбы [2] содержащая корпус, переднюю и заднюю поворотные крышки, смонтированные в крышках и свободно размещенные в пазах корпуса и пазах коромысла упорные ролики, накатные ролики, смонтированные на эксцентриковых осях, установленных посредством шарнирных опор в передней и задней крышках под углом к оси накатывания, механизм изменения угла наклона эксцентриковых осей в виде управляющего коромыслом рычага, закрепленного на суппорте станка. Достоинством установки является возможность размещения эксцентриковых осей под углом к оси накатывания и возможность управления величиной изменения угла перекрещивания осей благодаря наличию механизма связи резьбонакатных роликов с суппортом станка, что способствует повышению точности накатываемых резьб. Недостатками известной конструкции являются ее сложность, большая инерционность и недостаточно высокая чувствительность механизма изменения угла перекрещивания эксцентриковых осей, что не позволяет обеспечить высокую точность накатаной резьбы.

Цель изобретения повышений надежности работы и расширение технологических возможностей устройства путем повышения точности накатываемой резьбы за счет упрощения конструкции, снижения инерционности и повышения чувствительности механизма изменения угла перекрещивания эксцентриковых осей.

Цель достигается тем, что головка снабжена охватывающей корпус державкой, смонтированной с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и содержащей направленные под углом менее 45^o винтовые пазы, в которых размещены упорные ролики, а корпус выполнен из материала, имеющего низкий коэффициент трения скольжения в паре со сталью.

На фиг. 1 представлена схема резьбонакатной головки, разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез Г- Г на фиг.1.

Резьбонакатная головка содержит резьбонакатные ролики 1, смонтированные на эксцентриковых осях 2, установленных посредством шарнирных опор 3 в передней 4 и задней 5 крышках. В передней 4 и задней 5 крышках смонтировано, по крайней мере по одному упорному ролику 6. На корпусе 7 установлена державка 8 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса. Корпус 7 содержит пазы 9. Державка 8 содержит две группы противоположно направленных винтовых пазов 10, 11. Угол подъема винтовой линии всех пазов каждой группы одинаков по величине и меньше 45^o. Поворотные крышки 4,5 установлены в корпусе 7, а корпус 7 в державе 8 так, что опорные ролики 6 размещены в пазах 9 корпуса и пазах 10, 11 державки. Количество пазов 9, 10, 11 соответствует количеству упорных роликов 6. Благодаря наличию в корпусе 7 пазов 9, крышки 4,5 имеют возможность поворота относительно корпуса, и ориентированы относительно него в осевом направлении. При использовании отдельного устройства ориентации крышек в корпусе, каждая из групп противоположно направленных винтовых пазов державки может содержать только один паз. Для исключения заеданий при относительных перемещениях крышек и корпуса, корпуса и державки, корпус может быть выполнен из материала, имеющего низкий коэффициент трения в паре со сталью.

На продолжении эксцентриковых осей 2 со стороны задней крышки 5 посредством резьбового соединения смонтированы шестерни 12, положение которых зафиксировано посредством контргаек 13, и упорный диск 14. Каждая из шестерен 12 входит в зацепление с внутренней зубчатой поверхностью кольца 15, связанного с корпусом 6 посредством пружины 16. На кольце 15 смонтированы палец 17 и фиксаторы 18. Фиксаторы 18 размещены в отверстиях, а палец 17 в пазу 19 упорного диска 14, подпружиненного посредством пружин 20 к кольцу 15.

Резьбонакатная головка работает следующим образом.

Державка 8 закрепляется в резцедержателе станка и вместе с корпусом 7, эксцентриковые оси 2 которого находятся в положении, соответствующем наибольшему углу перекрещивания с осью накатывания, (фиг. 1, 2, 3, 4), подается на заготовку. Положение накатных роликов под наибольшим углом скрещивания позволяет значительно снизить усилие захвата заготовки. Ролики 1, захватив заготовку, начинают движение вперед, перемещаясь за один оборот заготовки на величину образующегося на ней шага, который будет несколько больше номинального вследствие крайнего положения накатных роликов 1. Таким образом, ролики 1 и связанные с ними детали эксцентриковые оси 2, шарнирные опоры 3, передняя 4 и задняя 5 крышки и корпус 7 получают осевое перемещение, отличное от номинального шага резьбы. В то же время, суппорт с резцедержателем и державкой 8 перемещается за один оборот заготовки точно на величину номинального шага резьбы. Возникает рассогласование скоростей осевого движения корпуса 7 относительно державки 8 резьбонакатной головки.

В результате рассогласования упорные ролики 6, перемещаясь в винтовых пазах 10, 11 державки 8, поворачивают относительно корпуса 7 переднюю и заднюю крышки 4, 5 в разные стороны, изменяя угол перекрещивания эксцентриковых осей 2 и компенсируя погрешность шага резьбы. Вместе с крышками и эксцентриковыми осями без взаимного обкатывания поворачиваются шестерни 12 и кольцо 15, а также упорный диск 14. В дальнейшем, при накоплении ошибки шага накатываемой резьбы в ту или другую сторону, державка опережает или отстает от корпуса и заставляет упорные ролики 6 перемещаться в пазах державки 10,11 и поворачивать крышки 4,5 относительно корпуса, изменяя угол перекрещивания осей накатных роликов с осью вращения заготовки и корректируя шаг резьбы.

При достижении необходимой длины накатываемой резьбы буртик заготовки упирается в упорный диск 14 и, преодолевая противодействие пружин 20, выводит его из контакта с фиксаторами 18. Освобожденная пружина 16 заставляет кольцо 15 повернуться. От кольца 15 крутящий момент сообщается шестерням 12, неподвижно смонтированным на эксцентриковых осях 2. Оси 2 поворачиваются, ролики 1 расходятся, головка раскрывается. Угол поворота эксцентриковых осей 2 с накатными роликами 1 при раскрытии головки определяется длиной паза 19. Первоначальное положение головки обеспечивается поворотом упорного диска 14 до совмещения отверстий в нем с фиксаторами 18 кольца 15.

Настройка головки на требуемый размер по среднему диаметру осуществляется по эталону поворотом эксцентриковых осей в сохраняющих неизменное положение шестернях 12 при ослабленных контргайках 13. Перенастройка головки после накатывания правой резьбы на накатывание левой резьбы осуществляется переустановкой державки относительно корпуса с поворотом ее на 180^o.

Закрепление державки резьбонакатной головки непосредственно в резцедержателе станка исключает необходимость использования дополнительных приспособлений. Для поддержания заготовки может быть использован задний центр. Ограничения по длине накатываемой резьбы связаны только с возможностями станка. Упрощение конструкции головки позволяет обойтись небольшим количеством элементов, что повышает надежность работы устройства.

Повышение точности накатываемой резьбы достигается за счет снижения инерционности и повышения чувствительности конструкции к величине накопленной ошибки шага. Чувствительность конструкции определяется как наличием и величиной зазоров, так и законом изменения величины угла перекрещивания эксцентриковых осей с осью накатывания при компенсации накопленной погрешности шага резьбы, а следовательно, зависит от угла подъема винтовой линии пазов 10, 11 державки 8. Предлагаемая конструкция характеризуется беззазорностью сопряжения контактных поверхностей упорных роликов и пазов державки, что выгодно отличает ее от прототипа.

Оптимальная величина угла подъема винтовой линии пазов державки зависит от свойств обрабатываемого материала, условий обработки, заданного уровня чувствительности и должна определяться экспериментально. Однако она должна быть не более 45^o, так как при превышении этого значения относительное перемещение державки и корпуса затрудняется вследствие самоторможения, резко возрастает инерционность устройства. Угол подъема винтовой линии пазов одной группы (β₁) угол подъема винтовой линии пазов другой группы (β₂) требуемая величина изменения угла перекрещивания осей накатных роликов (Δϕ) для компенсации ошибки шага резьбы, накопленная ошибка шага резьбы (δ) и расстояние между опорами эксцентриковых осей (h) связаны между собой соотношением, которое может использоваться для определения отдельных конструктивных параметров резьбонакатной головки: δ(tgβ₁+tgβ₂) = htgΔϕ Так как первые витки накатных роликов нагружены больше, чем последующие, а разница в нагружении также зависит от природы обрабатываемого материала и условий обработки, в целях повышения чувствительности и быстродействия устройства в ряде случаев целесообразно углы подъема винтовой линии двух групп противоположно направленных пазов 10,11 выполнить различными по величине. При этом крышка, упорные ролики которой размещены в пазах с большим углом подъема винтовой линии, получит перемещение на больший угол. Разница в угле подъема винтовой линии двух групп пазов позволяет сместить мгновенную ось поворота накатного ролика от центральных витков в сторону передней или задней крышки, более равномерно распределить нагрузку по всем виткам.

Эффект изменения распределения нагрузки по виткам достигается также при наличии только одной группы пазов в державке и размещении в них упорных роликов, смонтированных в одной из крышек. Вторая крышка монтируется без возможности поворота в корпусе. При этом компенсация накопленной погрешности шага резьбы осуществляется благодаря перемещению только подвижной крышки. Подвижность передней крышки позволяет избежать внесения погрешностей в накатываемую резьбу калибрующими витками, но создает тяжелые условия работы первым виткам ролика, подвижность задней наоборот.

Тот или иной вариант конструкции резьбонакатной должен выбираться в зависимости от целей пользователя.

Формула изобретения

1. Резьбонакатная головка, содержащая размещенные в корпусе переднюю и заднюю крышки, упорные ролики, размещенные в пазах корпуса накатные ролики, смонтированные на эксцентриковых осях, установленных посредством шарнирных опор в крышках под углом к оси накатывания, отличающаяся тем, что головка снабжена охватывающей корпус державкой, смонтированной с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и выполненной с направленными под углом менее 45^o винтовыми пазами, в которых размещены упорные ролики.

2. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен из материала, имеющего низкий коэффициент трения скольжения в паре со сталью.

3. Головка по пп 1 и 2, отличающаяся тем, что державка выполнена с одной группой винтовых пазов с одинаковым углом подъема винтовой линии, в которых размещены упорные ролики, установленные в одной из крышек, смонтированной с возможностью поворота относительно оси симметрии корпуса, при этом вторая крышка смонтирована в корпусе неподвижно.

4. Головка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что державка выполнена с двумя группами противоположно направленных винтовых пазов, угол подъема винтовой линии всех пазов каждой группы одинаков по величине, причем в пазах одной группы размещены упорные ролики, смонтированные в передней крышке, а в пазах другой группы ролики, смонтированные в задней крышке, при этом крышки установлены в корпусе с возможностью поворота относительно его продольной оси.

5. Головка по п. 4, отличающаяся тем, что угол подъема винтовой линии всех пазов державки одинаков.

6. Головка по п. 4, отличающаяся тем, что угол подъема винтовой линии пазов одной группы отличен от угла подъема винтовой линии пазов другой группы.

7. Головка по любому из пп. 3 6, отличающаяся тем, что каждая группа пазов державки состоит из одного паза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4