Токарный станок для обработки крупногабаритных коленчатых валов

Полезная модель относится к области станкостроения и ремонта машин, а именно, для обработки и восстановления крупногабаритных коленчатых валов.

Токарный станок для обработки и восстановления крупногабаритных коленчатых валов, содержащий переднюю и заднюю бабки, на которых расположены центросместители и уравновешивающие устройства со смещенными относительно оси вращения грузами, на передней бабке станка, через ее планшайбу жестко крепится корпус центросместителя отцентрованный с осью планшайбы, а на задней бабке крепится корпус центросместителя в пиноле, отцентрованный с ее осью, на корпусах центросместителей с возможностью продольного перемещения на величину радиуса кривошипа коленчатого вала жестко крепятся каретки, а так же на них установлены мерные бруски, с возможностью их перестановки относительно кареток с последующей их жесткой фиксацией на корпусах центросместителей, а под каретками установлены клиновые пластины с возможностью их перемещения друг относительно друга, при этом на наружной поверхности кареток выполнены цилиндрические углубления, центральные оси которых совпадают с центральными осями кареток, внутри цилиндрических углублений установлены цилиндрические фланцы, имеющие с одной стороны по своим краям круговую проточку, на которой на расстоянии R от центра цилиндрических фланцев выполнены отверстия на угловом расстоянии от вертикальной оси 60°, 90°, 120°, а на расстоянии r от центра цилиндрических фланцев выполнены на равном угловом расстоянии друг от друга резьбовые отверстия, при этом R>r, с этой же стороны выполнены по центру цилиндрических фланцев проточки, которые ответны как посадочному диаметру фланцев патронов, так и их глубине, с противоположной стороны, симметрично центральной оси цилиндрических фланцев выполнены выступы, размеры которых ответны по высоте и диаметру цилиндрическим углублениям кареток, а в планках, установленных на каретках, выполнены отверстия, ответные отверстиям в цилиндрических фланцах с возможностью установки через них фиксаторов, на поверхностях планок выполнены элепсовидные прорези, оси которых расположены на окружности с расстоянием R₁ от центров цилиндрических фланцев с возможностью установки в них крепежных элементов, вворачиваемых в каретки, на этих же осях по торцам планок выполнены резьбовые отверстия, в которых установлены регулировочные болты, головки последних взаимодействуют с упорами, жестко закрепленными на каретках, а на передней и задней бабках станка установлены уравновешивающие грузы с возможностью их съема и фиксации на опорных пальцах, которые жестко закреплены на корпусах центросместителей, при этом на передней бабке уравновешивающие грузы установлены с одной стороны корпуса центросместителя, а на задней бабке равновесно и симметрично относительно корпуса центросместителя, а на заднем конце шпинделя закреплен токосъемник, щетки которого установлены в корпусе щеткодержателя, закрепленного на задней стенке передней бабки.

Полезная модель позволяет повысить точность уравновешивания при обработке шатунных шеек крупногабаритного коленчатого вала в статике и динамике, а так же создает условия для восстановления изношенных шеек крупногабаритного коленчатого вала путем проведения сварочных и наплавочных работ, используя при этом серийные сварочные аппараты.

1 п. ф-лы; 6 илл.

Полезная модель относится к области станкостроения и ремонта машин, а именно для обработки крупногабаритных коленчатых валов.

Известен станок модели RTM270 фирмы BERCO (проспект фирмы BERCO станок мод. RTM270), в котором кроме основных грузов, расположенных на задних хвостовых шпинделях, имеются дополнительные грузы на патронах-центросместителях. Недостатками данного станка являются:

1. Нет полного уравновешивания вращающейся системы, что не позволяет оптимизировать режимы обработки коленчатого вала.

2. Дополнительные грузы на патронах-центросместителях значительно выступают за габариты последних, чем снижают удобство эксплуатации станка.

Наиболее близким аналогом к заявленному станку относится станок для шлифования шеек коленчатых валов (пат РФ 2050249 В24В 5/42), содержащий переднюю и заднюю бабки, на которых расположены патроны-цетросместители, предназначенные для размещения коленчатого вала, и уравновешивающее устройство со смещенными относительно оси вращения грузами. На корпусах патронов-центросместителей выполнены кольцевые пазы, а уравновешивающее устройство в виде двух закрепленных на патронах-центросместителях соответственно передней и задней бабок комплектов грузов, каждый из которых выполнен в виде основного и двух вспомогательных грузов, основной из которых выполнен в виде двух равных симметрично расположенных частей, установленных с возможностью перемещения по указанному кольцевому пазу, а вспомогательные грузы расположены на корпусе патрона-центросместителя с возможностью фиксации и съема.

Недостатком данного станка является сложность в уравновешивании смещенного на величину радиуса кривошипа обрабатываемого вала и, как следствие, снижение точности обработки шатунных шеек.

Задача полезной модели - повышение точности уравновешивания при обработке шатунных шеек крупногабаритного коленчатого вала в статике и динамике.

Поставленная задача решается за счет того, что предложен токарный станок для обработки крупногабаритных коленчатых валов, содержащий переднюю и заднюю бабки, на которых расположены центросместители и уравновешивающие устройства со смещенными относительно оси вращения грузами, на передней бабке станка, через ее планшайбу жестко крепится корпус центросместителя соосно планшайбе, а на задней бабке крепится корпус центросместителя в пиноле соосно ей, на корпусах центросместителей с возможностью продольного перемещения на величину радиуса кривошипа коленчатого вала жестко крепятся каретки, а так же на них установлены мерные бруски, с возможностью их перестановки относительно кареток с последующей их жесткой фиксацией на корпусах центросместителей, а под каретками установлены клиновые пластины с возможностью их перемещения друг относительно друга, при этом на наружной поверхности кареток выполнены цилиндрические углубления, центральные оси которых совпадают с центральными осями кареток, внутри цилиндрических углублений установлены цилиндрические фланцы, имеющие с одной стороны по своим краям круговую проточку, на которой на расстоянии R от центра цилиндрических фланцев выполнены отверстия на угловом расстоянии от вертикальной оси 60°, 90°, 120°, а на расстоянии г от центра цилиндрических фланцев выполнены на равном угловом расстоянии друг от друга резьбовые отверстия, при этом R>r, с этой же стороны выполнены по центру цилиндрических фланцев проточки, которые ответны как посадочному диаметру фланцев патронов, так и их глубине, с противоположной стороны, симметрично центральной оси цилиндрических фланцев выполнены выступы, размеры которых ответны по высоте и диаметру цилиндрическим углублениям кареток, а в планках, установленных на каретках, выполнены отверстия, ответные отверстиям в цилиндрических фланцах с возможностью установки через них фиксаторов, на поверхностях планок выполнены элепсовидные прорези, с возможностью установки в них крепежных элементов, имеющих возможность соединения с каретками, на этих же осях по торцам планок выполнены резьбовые отверстия, где установлены регулировочные болты, головки которых имеют возможность взаимодействия с упорами, жестко закрепленными на каретках, а на передней и задней бабках станка установлены уравновешивающие грузы с возможностью их съема и фиксации на опорных пальцах, которые жестко закреплены на корпусах центросместителей, при этом на передней бабке уравновешивающие грузы установлены с одной стороны корпуса центросместителя, а на задней бабке равновесно и симметрично относительно корпуса центросместителя.

Новые существенные признаки.

1. На передней бабке токарного станка, через ее планшайбу жестко крепится корпус центросместителя соосно планшайбе. На задней бабке крепится корпус центросместителя в пиноле соосно ей.

2. На корпусах центросместителей с возможностью продольного перемещения на величину кривошипа коленчатого вала жестко крепятся каретки, а так же на них установлены мерные бруски с возможностью их перестановки относительно кареток с последующей их жесткой фиксацией на корпусах центросместителей. Под каретками установлены клиновые пластины с возможностью их перемещения друг относительно друга.

3. На наружной поверхности кареток выполнены цилиндрические углубления, центральные оси которых совпадают с центральными осями кареток.

4. Внутри цилиндрических углублений установлены цилиндрические фланцы, имеющие с одной стороны по своим краям круговую проточку, на которой на расстоянии R от центра цилиндрического фланца выполнены отверстия на угловом расстоянии от вертикальной оси 60°, 90°, 120°, а на расстоянии г от центра цилиндрического фланца выполнены на равном угловом расстоянии друг от друга резьбовые отверстия, при этом R>r. С этой же стороны выполнена по центру цилиндрического фланца проточка, которая ответна как посадочному диаметру фланца патрона, так и его глубине. С противоположной стороны, симметрично центральной оси цилиндрического фланца выполнен выступ, размеры которого ответны по высоте и диаметру цилиндрического углубления каретки.

5. В планках, установленных на каретках, выполнены отверстия, ответные отверстиям в цилиндрических фланцах с возможностью установки через них фиксатора. На поверхностях планок выполнены элепсовидные прорези, с возможностью установки в них крепежных элементов, имеющих возможность соединения с каретками, и на этих же осях по торцам корпусов выполнены резьбовые отверстия, где установлены регулировочные болты, головки которых имеют возможность взаимодействия с упорами, жестко закрепленными на каретке.

6. На бабках станка установлены уравновешивающие грузы с возможностью их съема и фиксации на опорных пальцах, которые жестко закреплены на корпусах центросместителей, при этом на передней бабке уравновешивающие грузы установлены с одной стороны корпуса центросместителя, а на задней бабке равновесно и симметрично относительно корпуса центросместителя.

Перечисленные новые существенные признаки, в совокупностью с известными, необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Технический результат.

Предложенная полезная модель позволяет добиться следующих результатов:

1. Повысить точность уравновешивания крупногабаритных коленчатых валов при обработке шатунных шеек в статике и динамике.

2. Исключить вибрации и повысить точность обработки при точении шеек крупногабаритных коленчатых валов.

3. Повысить усталостную прочность обрабатываемого коленчатого вала за счет исключения обработки шеек наружным круглым шлифованием, вызывающим прижоги в обработанных поверхностях шеек и значительно снизить затраты на обработку коленчатого вала.

4. Выполнять поверхностно-пластическую деформацию шеек вала, совмещая ее при необходимости с обработкой ультразвуком.

Фиг.1 - схематично изображен центросместитель, установленный на переднюю бабку станка.

Фиг.2 - схематично изображен центросместитель, установленный на заднюю бабку станка.

Фиг.3 - изображен цилиндрический фланец с отверстиями.

Фиг.4 - схематично изображена каретка с элементами крепления ее к корпусу центросместителя,

Фиг.5 - схематично изображена планка, установленная на каретке.

Токарный станок для обработки крупногабаритых коленчатых валов, содержащий переднюю 1 и заднюю 2 бабки, на которых расположены центросместители и уравновешивающие устройства со смещенными относительно оси вращения грузами 3. На передней бабке 1 станка, через ее планшайбу 4 жестко крепится корпус центросместителя 5, соосно планшайбе 4. На задней бабке 2 станка крепится корпус центросместителя 5 в пиноле 6 сосно ей. На корпусах центросместителей 5 с возможностью продольного перемещения на величину радиуса кривошипа коленчатого вала 7 жестко крепятся каретки 8, а так же на них установлены мерные бруски 9, 10, 11, 12, с возможностью их перестановки относительно кареток 8 с последующей их жесткой фиксацией на корпусах центросместителей 5. Под каретками 8 установлены клиновые пластины 13, 14 с возможностью их перемещения друг относительно друга. На наружной поверхности кареток 8 выполнены цилиндрические углубления 15, центральные оси которых совпадают с центральными осями кареток 8. Внутри цилиндрических углублений 15 установлены цилиндрические фланцы 16, имеющие с одной стороны по своим краям круговую проточку 17, на которой на расстоянии R от центра цилиндрического фланца 16 выполнены отверстия 18 на угловом расстоянии от вертикальной оси 60°, 90°, 120°, а на расстоянии г от центра цилиндрического фланца 16 выполнены на равном угловом расстоянии друг от друга резьбовые отверстия 19, при этом R>r. С этой же стороны выполнена по центру цилиндрического фланца 16 проточка 20, которая ответна как посадочному диаметру фланца патрона (на фигуре не показано), так и его глубине. С противоположной стороны, симметрично центральной оси Оз цилиндрического фланца 16 выполнен выступ 21, размеры которого ответны по высоте и диаметру цилиндрического углубления 15 каретки 8. В планке 22, установленной на каретке 8, выполнено отверстие 23, ответное отверстиям 18 в цилиндрическом фланце 16 с возможностью установки через них фиксатора 24. На поверхности планки 22 выполнены элепсовидные прорези 25 с возможностью установки в них крепежных элементов 26, имеющих возможность соединения с каретками 8. На этой же оси по торцам планки 22 выполнены резьбовые отверстия, где установлены регулировочные болты 27, головки которых имеют возможность взаимодействия с упорами 28, жестко закрепленными на каретке 8. На передней 1 и задней 2 бабках станка установлены уравновешивающие грузы 3 с возможностью их съема и фиксации на опорных пальцах 29, которые жестко закреплены на корпусах центросместителей 5. На передней 1 бабке станка уравновешивающие грузы 3 установлены с одной стороны корпуса центросместителя 5, а на задней 2 бабке - равновесно и симметрично относительно корпуса центросместителя 5. Цилиндрические фланцы 16 крепятся к каретке 8 при помощи прижимных планок 30 и болтов 31, вворачиваемых в каретку 8, крепление осуществляется с четырех сторон симметрично. Для фиксации каретки 8 в поперечном положении ее относительно центросместителя 5 с одной стороны устанавлен мерный брус 33, а с другой - клин 34, ответный пазу 35, в каретке 8, которые жестко фиксируются болтами 36. Для фиксации каретки 8 к корпусу центросместителя 5 установлены прижимные планки 37 с болтами 38. Мерные бруски 9, 10, 11, 12 жестко крепятся к корпусу центросместителя при помощи планок 39 и болтов 40. С двух противоположных сторон клиновых пластин 13 и 14 установлены два винта: винт закрепляющий 41 и винт раскрепляющий 42.

При обработке шатунных шеек коленчатого вала токарный станок работает следующим образом.

Определяют радиус кривошипа коленчатого вала 7. Перемещают каретки 8 на величину радиуса кривошипа в корпусах центросместителей 5, для чего при помощи раскрепляющих винтов 42 раскрепляют клиновые пластины 13 и 14 и перемещают подвижные клиновые пластины 14 относительно неподвижных пластин 13, создавая зазор между мерными брусками 9, 10, 11, 12 и каретками 8. Раскрепляют каретки 8, например, крепежными болтами 36 относительно корпусов центросместителей 5, создавая зазор между каретками 8 и мерными брусками 9, 10, 11, 12 после их раскрепления.

Вынимают мерные бруски (например 9 и 10), которые по высоте равны радиусу кривошипа, перемещают каретки 8 вверх, а вынутые мерные бруски 9 и 10 устанавливают под каретками 8. Клиновыми пластинами 13 и 14 и винтами 41 и 42 выбирают зазоры в сопряжении мерных брусков 9, 10, 11, 12 и кареток 8 и жестко закрепляют все мерные бруски 9, 10, 11, 12 скобами 39 и болтами 40 и каретки 8 болтам 36, 38.

Угловым поворотом в цилиндрических углублениях 15 кареток 8 устанавливают цилиндрические фланцы 16 в начальное положение, при этом фиксаторы 24 устанавливают в отверстия 18 на цилиндрических фланцах 16, затем их закрепляют прижимными планками 30 и крепежными болтами 31.

На станке устанавливают коленчатый вал 7 и крепят его с помощью болтов к цилиндрическим фланцам 16. После раскрепления цилиндрических фланцев 16 от кареток 8 угловым поворотом коленчатого вала 7 совмещают предварительно ось вращения шатунной шейки коленчатого вала 7 с осью вращения O₁ корпусов центросместителей 5 и фиксируют это положение закреплением цилиндрических фланцев 16 на каретках 8 при помощи прижимных планок 30 и болтов 31.

Подбирают уравновешивающие грузы 3 для полного уравновешивания коленчатого вала 7.

Раскрепляют цилиндрические фланцы 16 и с помощью регулировочных устройств, включающих планки 22 фиксаторы 24 и упоры 28, регулировочными винтами 27 производят корректировку окончательного углового положения шатунной шейки коленчатого вала? относительно осей корпусов центросместителей 5, а затем устанавливают фиксаторы 24 в отверстия 23 и закрепляют планки 22 болтами 26, а затем окончательно жестко фиксируют цилиндрические фланцы 16 клиньями 34 при помощи болтов 36 на каретках 8 вместе с установленным коленчатым валом 7, и производят обработку соосных шатунных шеек коленчатого вала 7.

Затем для обработки других соосных шатунных шеек коленчатого вала 7 раскрепляют цилиндрические фланцы 16 относительно цилиндрических углублений 15 в каретках 8, поворачивают цилиндрические фланцы 16 вместе с коленчатым валом7 на требуемый угол, например, для 6-ти цилиндрового двигателя внутреннего сгорания, коленчатый вал поворачивают последовательно на 120°. Перед каждым поворотом фиксаторы 24 вынимают из отверстий 23 в цилиндрических фланцах 16, поворачивают коленчатый вал 7 на требуемый угол, вставляют фиксаторы 24 в соответствующие отверстия 23, затем закрепляют цилиндрические фланцы 16 планками 30 и болтами 31 и обрабатывают следующие две соосные шатунные шейки. В этой же последовательности обрабатывают и оставшиеся шатунные шейки коленчатого вала 7.

При обработке коренных шеек коленчатого вала 7 снимают уравновешивающие грузы 3, раскрепляют каретки 8 и, после выемки мерных брусков, перемещают каретки 8 вверх в корпусах центросместителей 5 до совмещеия их осей с осями вращения О₁ корпусов центросместителей 5, а вынутые мерные бруски 9, 10, 11, 12 устанавливают под каретками 8 и жестко фиксируют мерные бруски 9, 10, 11, 12 и каретки 8 в корпусах центросместителей 5 болтами 36, 38, скобами 39 и болтами 40.

На токарном станке устанавливают коленчатый вал 7 и крепят его с помощью болтов к цилиндрическим фланцам 16. Производят обработку коренных шеек коленчатого вала 7.

Токарный станок для обработки крупногабаритных коленчатых валов, содержащий переднюю и заднюю бабки, на которых расположены центросместители и уравновешивающие устройства со смещенными относительно оси вращения грузами, отличающийся тем, что на передней бабке станка через ее планшайбу жестко крепится корпус центросместителя соосно планшайбе, а на задней бабке корпус центросместителя крепится в пиноле соосно ей, на корпусах центросместителей с возможностью продольного перемещения на величину радиуса кривошипа коленчатого вала жестко крепятся каретки и установлены мерные бруски с возможностью их перестановки относительно кареток с последующей их жесткой фиксацией на корпусах центросместителей, под каретками установлены клиновые пластины с возможностью их перемещения относительно друг друга, при этом на наружной поверхности кареток выполнены цилиндрические углубления, центральные оси которых совпадают с центральными осями кареток, внутри цилиндрических углублений установлены цилиндрические фланцы, имеющие с одной стороны по своим краям круговую проточку, на которой на расстоянии R от центра цилиндрических фланцев выполнены отверстия на угловом расстоянии от вертикальной оси 60°, 90°, 120°, а на расстоянии r от центра цилиндрических фланцев выполнены на равном угловом расстоянии друг от друга резьбовые отверстия, при этом R>r, с этой же стороны цилиндрических фланцев выполнены по центру проточки, которые ответны как посадочному диаметру фланцев патронов, так и их глубине, с противоположной стороны симметрично центральной оси цилиндрических фланцев выполнены выступы, размеры которых ответны по высоте и диаметру цилиндрическим углублениям кареток, а в планках, установленных на каретках, выполнены отверстия, ответные отверстиям в цилиндрических фланцах с возможностью установки через них фиксаторов, на поверхностях планок выполнены эллипсовидные прорези с возможностью установки в них крепежных элементов, имеющих возможность соединения с каретками, на этих же осях по торцам планок выполнены резьбовые отверстия, в которых установлены регулировочные болты, головки которых имеют возможность взаимодействия с упорами, жестко закрепленными на каретках, а на передней и задней бабках станка установлены уравновешивающие грузы с возможностью их съема и фиксации на опорных пальцах, которые жестко закреплены на корпусах центросместителей, причем на передней бабке уравновешивающие грузы установлены с одной стороны корпуса центросместителя, а на задней бабке - равновесно и симметрично относительно корпуса центросместителя.