Устройство для расточки отверстий

Полезная модель может быть использована при производстве оборудования для атомных и тепловых станций, для транспортной и ракетостроительной отрасли или тяжелого машиностроения. Устройство для расточки отверстий выполнено с возможностью установки на расточные станки с ЧПУ имеющие гладкий расточной шпиндель без шпоночного паза. Оно содержит установленные на расточной шпиндель станка три соединены между собой втулки. При чем первая со второй втулки соединяются зажимом из двух колец, который выполняет роль предохранительной муфты, а вторая с третье - с помощью винтов. Третья втулка имеет шпоночные пазы, через которые передается крутящий момент от фрезерного шпинделя, поэтому все три втулки синхронно вращаются с расточным шпинделем и не портят его точную и гладкую поверхность. Первая втулка опирается на корпус устройства через два подшипника и выполняет роль промежуточной опоры шпинделя станка. Смазка подшипников производится с помощью масленой эмульсии подаваемой через форсунку, установленную в корпусе устройства. Посадка между втулками и шпинделем расточного станка защищается от попадания стружки и грязи комбинированным уплотнением. Смонтированное устройство повышает жесткость шпиндельного узла станка и позволяет избежать появления вибрации и увода оси отверстия во время растачивания, что приводит к повышение точности обработки глубоких отверстий.

Полезная модель относиться к обработке металлов резанием, в частности к устройствам для расточки отверстий на расточных станках и других станках с ЧПУ.

Современное машиностроение характеризуется значительным повышением требований к точности производимых изделий и их составляющих. Одной из сложных и трудоемких технологических задач современного машиностроения является растачивание глубоких отверстий, особенно «глухих». Наиболее распространенным способом получения глубоких, «глухих» отверстий большого диаметра является метод консольного растачивания.

Известно, что точность механической обработки во многом определяется жесткостью системы, как всей механообрабатывающей технологической системой, так и отдельных ее элементов /Л1/. Проблема обеспечения точности получаемых глубоких отверстий методом консольного растачивания определяется падением жесткости расточного шпинделя, в котором закреплен режущий инструмент, по мере увеличения его вылета, что приводит к увеличению вибрации инструмента и, как следствие, к падению точности получаемого отверстия. При глубоком консольном растачивании возникающие нагрузки приводят к упругой деформации шпинделя расточного станка, что значительно ухудшает точность получаемого отверстия, а именно: увод оси и погрешности формы.

Для уменьшения упругих деформации шпиндельного узла применяются различные способы, а в частности: создание адаптивных систем, которые вовремя обработки отслеживают увод оси обрабатываемого отверстия и корректируют программу обработки /Л2, Л3, Л4/, а также применяют инструмент с плавающими режущими пластинами, применяют специальные расточные головки со смещенными резцами /Л1/, применяются специальные расточные головки и станки особой конструкции /Л.6/. Однако все перечисленные выше способы очень трудоемки и не универсальны, требуют значительной переналадки, а иногда и даже вновь изготовления при изменении диаметра обрабатываемого отверстия. Также эффективность этих способов значительно падает по мере увеличения вылета шпинделя.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является устройство описанное в /Л.7/. Оно и взято за прототип.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности обработки глубоких отверстий. Технический результат достигается за счет повышения жесткости системы станка.

В отличие от прототипа у заявляемой полезной модели поддержка производиться не самого режущего инструмента, а шпинделя станка, что допускает пользователю использовать различный инструмент для обработки поверхностей, именно это и делает данную модель более универсальной, даже при изменении диаметра обрабатываемого отверстия. А также поддержка именно шпинделя позволяет применять такой технологический метод как подача СОТС через инструмент, что не возможно при поддержки режущего инструмента для расточки отверстий. Заявляемая модель может передвигаться по полости уже обработанного отверстия, что позволяет отказаться от использования длинных, не жестких борштанг, которые приводят к уводу оси и погрешности формы, а применять универсальные расточные головки малой длины и повышенной жесткости. Представленное устройство позволяет производить отвод стружки и СОТС беспрепятственно по специальному каналу в низу корпуса устройства.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на которой представлен общий вид заявляемого устройства для расточки отверстий, где: 1 - Корпус; 2, 3, 4 - Втулки; 5 - Подшипники; 6 - Фронтальная часть; 7 - Передняя крышка; 8 - Фторопластовый стиратель; 9 - Комбинирование уплотнение; 10 - Форсунка; 11 - Тыловая крышка; 12 - Резиновая манжета; 13 - Зажим; 14 - Инструментальные сани; 15 - механизм фиксации внутренний втулки; 16 - Переходное кольцо; 17 - заглушка.

Конструкция устройства работает следующим образом:

На расточной шпиндель станка устанавливается три соединенные между собой втулки (2, 3, 4), которые увеличивает поперечное сечение шпинделя, что повышает жесткость шпиндельного узла. Соединенные между собой втулки (2, 3, 4) представляют единую конструкцию, это было сделано так с технической и экономической точки зрения. Втулки соединяются при помощи зажима (13) и винтов. Втулки изготавливаются, из высоколегированной стали. С технической точки зрения известно, что любое разъемное соединение имеет степень податливости, а это, в свою очередь, вызывает явление «сухого трения». По природе своей данное явление есть демпфер.

А с технико-экономической точки зрения обработка такой длинной и большого диаметра втулки потребовало бы специальной оснастки и оборудования, а также это очень трудоемкий процесс.

Первая втулка (2) устанавливается на расточной шпиндель с зазором 0,0010,0014, это сделано для того, чтобы производить поддержку в данном месте и одновременно была возможность реализации осевого движения шпинделя. Вторая втулка (3) служит передаточным звеном крутящего момента между первой и второй втулки. Соединение первой и второй втулки производиться через зажим (13), который выполняет функцию предохранительной муфты на случай заклинивания подшипников или расточного шпинделя. Третья втулка (4) имеет зацепление через две шпонки с фрезерным шпинделем станка для синхронизации движения втулки и расточного шпинделя. Передача крутящего момента втулке передается от фрезерного шпинделя, потому что расточной шпиндель имеет гладкую точную поверхность.

Смонтированные на расточной шпиндель станка втулки опираются на корпус устройства через два предварительно натянутых роликовых радиально-упорных подшипника (5).

Корпус (1) устройства для расточки отверстий изготавливается в виде отливки из серого чугуна марки СЧ 25 ГОСТ 1412-79, который обладает демпфирующими свойствами. Для уменьшения остаточных напряжений после литья отливку подвергают процессу искусственного старения или вибростабилизации. Диаметр корпуса (1) устройства больше диаметра расточного шпинделя станка, что придает шпиндельному узлу дополнительную жесткость и способствует к уменьшению увода оси и отклонения цилиндричности обрабатываемого глубокого отверстия. Корпус устройства крепиться к универсальным быстросъемным инструментальным саням (14) с помощью 6 болтов через переходное кольцо (16).

Смазка и охлаждение подшипников (5) производиться путем подачи масленой эмульсии, через специальный форсунку (10). Форсунка установлена в верхней части корпуса (1) устройства между подшипниками (5) для равномерной подачи смазочной эмульсии. Подача смазочного материала производиться под давлением с помощью штатной гидростанции станка.

Для защиты подшипникового узла от попадания грязи и протечек в фронтальной части устройства для расточки отверстий (6) применяется комбинированная система уплотнений (9). Она состоит из лабиринтового уплотнения и сальниковой набивки. Для фиксирования комбинированной системы уплотнений (9) применяется фронтальная крышка (7). Во внутренней части устройства используется только резиновая манжета (12), устанавливаемая в тыловую крышку (11) подшипникового узла.

Для предотвращения попадания стружки и СОТС в посадку первой втулки (2) и подшипников (5) и защиты от задира или порчи точной гладкой поверхности расточного шпинделя в фронтальной части (6) устройства установлена передняя крышка (7) с фторопластовым стирателем (8).

Для более комфортной и легкой установки и снятия в отверстие корпуса устройства устанавливается механизм фиксации внутренний втулки (15). Обычно у горизонтально-расточных станков фрезерный шпиндель останавливается в одном положении, когда шпонки расположены вертикально. Поэтому и механизм фиксации (15) позволяет всегда выставлять положение шпоночных пазов третей втулки (4) в также как и положение шпонок фрезерного шпинделя.

Так как общий вес конструкции превышает 300 кг в корпусе поддержки шпинделя и в универсальных инструментальных санях устанавливаются рым болты для переноски или установки с помощью электротали или цехового крана. На время работы рым болты снимаются и на их место монтируются заглушки (17).

Источники информации принятые во внимание при составлении описания изобретения:

1. Корсаков B.C. Точность механической обработки. М. Машгиз. 1961.

2. Диперштейн М.Б., Фрезинский Л.Л., Ткаченко А.А., Кулагин Р.Н. Коррекция положения оси глубокого отверстия при растачивании / Вестник машиностроения, 1984. - 3. - С.56-59.

3. Кулагин Р.Н. Структурно-алгоритмическая модель системы управления положения расточной головки. Автоматизация технологических процессов в машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. ВолгГТУ. - Волгоград, 2007.

4. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М. Машиностроение. 1977.

5. Авторское свидетельство СССР SU 1618513 А1 В.А.Дрейлинг «Резцовая головка»

6. Патент РФ 2401182 Номура Такудзи, Ханабуса Нобуюки, Станок для глубокого сверления.

7. Патент РФ 2169642 Коневский В.А., Модзгвришвили Р.И., Терехов В.М. Устройство для глубокого сверления; (прототип).

Устройство для поддержки расточного шпинделя станка для обработки глубоких отверстий, содержащее корпус, средства установки его на станок и втулки, отличающееся тем, что втулки выполнены подвижными и соединены между собой, причем первая и вторая втулки соединены зажимом, выполняющим функцию предохранительной муфты, а вторая с третьей - винтами, при этом первая втулка опирается на корпус устройства через два радиально-упорных роликовых подшипника и выполняет функцию промежуточной опоры расточного шпинделя станка.