Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКА ДЛЯ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ КОНУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКА ДЛЯ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ КОНУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКА ДЛЯ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ КОНУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: область станкостроения, при изготовлении прецизионных станков. Сущность изобретения: распределитель содержит корпус, на наружной поверхности которого расположены подводящие и отводящие штуцера. Внутри корпуса установлен конический золотник с проточками. Проточки расположены попарно вдоль оси золотника. Каждая проточка размещена под парой штуцеров, образуя в поперечном сечении золотника концентрический ряд. Каждая последующая пара проточек смещена относительно предыдущей на шаг между штуцерами. Расстояние между проточками в каждом концентрическом ряду определяется минимально необходимым временем вращательного движения. Протяженность каждой проточки определяется величиной амплитуды колебаний шпинделя. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069617
Класс(ы) патента: B24B51/00
Номер заявки: 4953052/08
Дата подачи заявки: 20.05.1991
Дата публикации: 27.11.1996
Заявитель(и): Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Автор(ы): Орлова Н.И.; Райский В.В.; Рыжов И.С.
Патентообладатель(и): Орлова Наталья Игоревна
Описание изобретения: Изобретение может быть использовано в станкостроении при изготовлении прецизионных станков, в частности доводочных и притирочных станков, а также в механизмах пульсирующего типа для распыления жидкости.
Задача изобретения создание распределителя с периодичностью пульсирующего давления энергоносителя при обеспечении между вращательным движением шпинделя и ударным движением строгой временной связи. Это объясняется следующим. Установлено, что имеет место оптимальное соотношение частот ударного и вращательного движения при ударной финишной обработке, что определяет получение прямолинейности образующей конуса на притираемых деталях. Исследованиями установлено, что при жестком изнашивании характер эпюры контактных давлений для индентора определенной формы, в том числе конического, определяется условиями контакта, который может быть обеспечен вращательным, ударным движениями и др. При этом для случая ударной обработки конуса может быть выделено две разновидности условий обработки: а) доминирующим движением при обработке является вращательное движение инструмента (притира) относительно детали б) поступательное ударное движение инструмента. В случае а) форма образующей конуса при обработке стремится к устойчивой форме естественного износа, а именно, к форме гиперболы:

где r текущее значение радиуса конуса. В случае б):

и минимизация интеграла F·dx достигается при форме образующей
У СХ2/3
где значение С определяется размерами конуса, т.е. достигается при параболической форме поверхности.
При этом гипербола и парабола расположены по разные стороны относительно теоретической образующей конуса и имеют кривизну различного знака. Поэтому, если обеспечить определенное количество накладывающихся ударных и вращательных импульсов, можно обеспечить практически идеальную прямолинейность образующей конуса.
Техническим результатом является обеспечение высоких выходных показателей ударной обработки, а именно, производительности и шероховатости поверхности наряду с высокой точностью. Для этого необходимо, во-первых, с целью увеличения производительности, производить отвод шпинделя на заданную величину для создания расчетного значения энергии удара в контакте деталей, т.е. необходимо связать время подвода шпинделя (или что то же размера проточки d) с величиной амплитуды колебаний шпинделя. Во-вторых, для получения наиболее низкой шероховатости обрабатываемой поверхности необходимо назначить расстояние между соседними проточками на золотнике в каждом концентрическом ряду соответственно минимально необходимому времени вращательного движения.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема распределителя системы автоматического управления станка для финишной обработки конусных деталей; на фиг.2 расположение проточек на наружной поверхности конического золотника.
Устройство содержит электродвигатель 1, соединенный с двухступенчатым передаточным механизмом 2, выходной вал 3 которого соединен с пульсатором 4, выполненным в виде конической пары золотник 5 стационарная втулка 6. Пульсатор 4 с одной стороны через трубопровод энергосистемы 7 связан с основной системой энергоносителя 8, представляющей собой, например, насос 9. С другой стороны через трубопровод энергосистемы 7 пульсатор 4 связан с полостями 10 и 11 шпинделя 12 с установленным на нем поршнем 14 и размещенного в стационарном корпусе 15 шпинделя 12. Шпиндель 12 соединен с электродвигателем 1 через промежуточную ступень передаточного механизма 2, шпиндель 12 содержит две полости энергоносителя 10 и 11, в которые последний поступает в соответствии с положением конического золотника 5 относительно втулки 6 в пульсаторе 4, а именно, в соответствии с положением проточек 16 на коническом валу 5 относительно элементов подачи энергоносителя штуцеров 17, 18, 19, 20, 21, которые установлены на наружной поверхности стационарной втулки 6. При этом штуцеры 17 и 21 связаны через трубопровод системы 7 с полостью 11, а штуцер 19 с полостью 10 шпинделя 12, штуцеры 18 и 20 связаны соответственно с подающей и отводящей ветвями трубопровода энергосистемы 7.
На наружной поверхности золотника 5 вдоль его оси выполнены парные проточки 16, осевая протяженность каждой из таких проточек равна шагу между штуцерами 17 21 с целью охвата только двух соседних штуцеров. В диаметральном сечении N N золотника 5 проточки 16 (А) образуют концентрический ряд. Проточка следующего концентрического ряда проточка 16 (В) сдвинуты относительно проточек 16 (А) на шаг между штуцерами 17 21. Соответственно парная с проточкой 16 (В) проточка 16 (Д) сдвинута также на шаг по отношению к проточкам 16 (С). Протяженность проточек 16 в осевом направлении золотника 5 и в перпендикулярном ему направлении (направлении концентрического ряда) различны. В осевом направлении протяженность проточки 16 определяется шагом между штуцерами 17 21, а протяженность проточки 16 в каждом концентрическом ряду N N определяется расстоянием d, при этом расстояние между проточками 16 (А) и 16 (В) определяет время в контакте обрабатываемых деталей при их относительном вращении.
Расстояние S между одноименными точками проточек 16 (А) в одном концентрическом ряду определяет период времени t между двумя ударными импульсами. Это расстояние как часть полного оборота может быть выражено:
S n·t,
где n частота вращения золотника 5 распределителя 4 в об/мин. Тогда при условии, что 1 оборот золотника 5 распределителя 4 соответствует циклу обработки расстояние S в линейном измерении:
S=πDnt
где D диаметр золотника в поперечном сечении, соответствующем положению концентрического ряда проточек. Частота периодических колебаний ν=1/t. Тогда

Круговая частота колебаний w=2π/t. Тогда . Расстояние d в общем случае конструктивно может быть назначено как часть от S: 2d KS, где К - коэффициент распределения, равный К 2d/l<2d. Однако минимальное значение d должно быть назначено в соответствии с амплитудой колебаний А, которая численно равна величине одностороннего максимального хода шпинделя D. При условии равноускоренного движения шпинделя 12 величина D определяет скорость Vк перемещения поршня 14. При известных значениях нагрузки на поршень - F и его массе m:

Тогда
Скорость перемещения шпинделя 12 Vк и его масса m позволяет определить численное значение кинетической энергии удара W в контакте деталей:
W mVк2/2.
Экспериментально установленное значение поверхностей энергии удара
Wпов. 3·107 эрг/см2 W/So,
где So площадь поверхности соударения. Тогда, пользуясь (1), получаем:

Откуда

Расстояние на валу распределителя 4 d, соответствующее расстоянию Δ, зависит от времени перемещения шпинделя 12:
tподв. tотв. Vк/a
Тогда


т. е. значение d назначено в соответствии с амплитудой периодических колебаний А.
Устройство работает следующим образом. Вращение от электродвигателя 1 передается на передаточный механизм 2 и с его выходного вала 3 на золотник 5 распределителя 4, на контактной поверхности которого посредством 16 нанесена программа цикла, обеспечиваемого за 1 оборот золотника 5. В начальный момент работы устройства путем совмещения проточек 16 на золотнике 5 с соответствующими штуцерами 18 и 19 на корпусе 6 обеспечивается соединение полости 10 шпинделя 12 через подающую ветвь трубопровода 7 с основной системой энергоносителя 8. При этом происходит поступательное перемещение шпинделя 12 к детали (не показана). Одновременно полость 14 в корпусе 15 шпинделя 12 путем совмещения проточки 16 (Д) с соответствующими штуцерами 20 и 21 соединяется с отводящей ветвью трубопровода 7, и энергоноситель из полости 11 шпинделя 12 перемещается в основную систему энергоносителя 8. Дальнейший поворот золотника 5 с постоянной скоростью вращения n предусматривает обработку детали, заданную определенным временем цикла tвращ., а затем путем совмещения проточек 16(С) со штуцерами 19 и 20 обеспечивается соединение полости 10 шпинделя 12 через отводящую ветвь трубопровода 7 с основной системой энергоносителя 8. Одновременно путем совмещения проточек 16 (А) со штуцерами 17 и 18 полость 11 через подающую ветвь соединяется с основной системой энергоносителя 8. Происходит отвод шпинделя 12 в исходное положение, после чего цикл повторяется. Проточки 16 (В), проходя под штуцерами 18 и 19, обеспечивают определенную временную протяженность взаимодействия полости 10 шпинделя 12 с основной системой энергоносителя 8. Это обеспечивается величиной d проточки 16, которая зависит от величины диаметра D поперечного сечения золотника 5 по месту расположения проточки. Одинаковая по времени протяженность подвода и отвода энергоносителя в полость 10 и 11 достигается различием размеров d в соответствующих сечениях. Так, в сечении N'- N' диаметр D'= D (l/l+h), где l длина конической части золотника 5, измеренная по его оси, h шаг между штуцерами. Соответственно на величину l/l+h отличается размер проточки d в сечении N' N' по сравнению с сечением N -N. В соответствующее число раз D/D" и D/D'''уменьшается размер проточки 16 в сечениях N"-N" и N'''-N'''. При этом расстояние l между проточками 16 (Б) и 16 (С), а также между проточками 16 (А) и 16 (Д) остается постоянным, т.е. время взаимодействия энергоносителя с полостью 10 и полостью 11 одинаково.
Реализация устройства позволяет обеспечить высокую производительность обработки за счет возможности управления временем разведения и сведения деталей с заданной скоростью и, соответственно, создания условий оптимального ударного взаимодействия деталей. При обеспечении поверхностной энергии в контакте Wпов. 3·107 эрг/см2 производительность обработки возрастает в 8 10 раз по сравнению с тем случаем, когда W<W>опт. при d<d>min. Периодическая смена движений при обработке вращательного и ударного с заданным значением W способствует приближению образующей конуса в процессе обработки к теоретической прямой. В случае применения только вращательного движения при доводке контактная линия смещается в сторону гиперболы при формообразовании поверхности. Применения обоих видов движения инструмента по отношению к детали обеспечивает точность получения образующей конической поверхности.
Формула изобретения: Распределитель системы автоматического управления станка для финишной обработки конусных деталей, содержащий полый шпиндель, связанный с системой энергоносителя, включающий корпус, на наружной поверхности которого расположены подводящие и отводящие штуцеры, гидравлически связанные с установленными внутри корпуса золотником с проточками, отличающийся тем, что золотник выполнен коническим с проточками, расположенными попарно вдоль оси золотника, при этом каждая проточка размещена под парой штуцеров, образуя концентрический ряд в поперечном сечении золотника, у которого последующая пара проточек выполнена относительно предыдущей со смещением на шаг между штуцерами, а проточки в каждом концентрическом ряду выполнена с шагом S, равным
2Dn/ω
и протяженностью d, равной

где D диаметр золотника в поперечном сечении, соответствующем положению концентрического ряда проточек;
n заданная частота вращения золотника;
ω круговая частота колебаний шпинделя;
A амплитуда периодических колебаний;
m масса шпинделя;
F заданная сила подачи шпинделя.