Гидростатические направляющие металлорежущего станка

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 982867Опубликовано 23.12.82. Бюллетень47Дата опубликования описания 28.12.82 ло делам лэебретеккй к открмтий(72) Авторы изобретения Особое конструкторское бюро станкостроения(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА1Изобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в металлорежуцих станках, имеющих гидро- статические направляющие,Известна гидростатическая опора металлорежущего станка, содержащая вклю ченные. последовательно между смазочной канавкой гидростатической опоры и источником питания дроссель настройки и управляемый ступенчатый дроссель. К источнику питания подключено реле давления. Гидростатическая опора оснащена управляющим устройством, содержащим дополнительное реле давления и ступенчатый золотник, имеющий одинаковое с управляемь м дросселем число ступеней. Торцовые камеры ступеней золотника рас- з положены в той же последовательности, что и торцовые камеры управляемого ступенчатого дросселя, Диаметры ступеней золотника, примыкающие к торцовым камерам, соответственно пропорциональны диаметрам ступеней управляемого дросселя, примыкающихк его торцовым камерам. Все торцовые камеры золотника соединены с торцовыми камерами управляемого дросселя, расположенными в той же последовательности. При этом с источником питания связана торцовая камера, примыкающая к концевой распределительной ступени золотника. В противоположных торцовых камерах золотника установлены пружины, упирающиеся в корпус, а золотник гидро- линией связан с реле давления.В такой конструкции при нарушении стабильности смазочного слоя в опоре, вызванного, например, засорением или заеданием управляемого дросселя, повреждением в гидролиниях и т. д., обеспечивается аварийный останов привода станка 111,Однако такое техническое рещение пригодно для односторонних гидростатйческих опор направляющих и не может быть использовано для двусторонних гидростатических направляющих, так как управление последними осуществляется регуляторами, связанными между собою попарно гидравлическими связями.Известны двусторонние гидростатические направляющие металлорежущего станка, содержащие базовые и противоположно им расположенные замыкающие гидростат ические опоры, состоящие из плунжеров, взаимодействующих торцовымиповерхностями с плавающей планкой, и камеры, примыкающей к противоположным торцам плунжеров, а также дроссели настройки, соединенные с источником питания и замыкающей опорой, реле давления и двухступенчатым золотником. Золотник установлен в автономном корпусе с зазором между двумя подпружиненными шайбами, упирающимися в корпус. При этом большая торцовая, средняя и меньшая торцовая камеры соединены гидролиниями соответственно с выходом первого дросселя настройки, выходом второго управляемого дросселя и источником питания. Отношение поперечных сечений плунжеров замыкаюшей опоры к эффективной площади этой опоры равно отношению площади поперечного сечения концевой дросселирующей ступени первого управляемого дросселя к площади поперечного сечения средней ступени первого управляемого дросселя, а также отношениям площадей поперечных сечений концевой наддросселирующей ступени и средней ступени первого управляемого дросселя, концевой дросселируюшей ступени и концевой недросселирующей ступеней второго управляемого дросселя, меньшей и большей ступеней золотника и на единицу меньше отношения плошадей поперечных сечений средней и концевой недросселируюгцей ступеней второго управляемого дросселя.Опоры гидростатических направляющих оснащены регуляторами, каждый из которых имеет соединенные между собой дроссель настройки и управляемый трехступенчатый дроссель с контролирующим устройством, имеющим реле давления, и подключенные к нему ступенчатые золотники 2),Недостатком данного устройства является то, что в случае его использования (без регулятора замыкающей опоры) в односторонней гидростатической опоре необходимо заменить имеющееся контролирующее устройство на контролирующее устройство, выполненное по другой гидравлической схеме.Целью изобретения является упрощение конструкции и унификация за счет сокращения номенклатуры аппаратов управления.Указанная цель достигается тем, что один из золотников контролирующего устройства выполнен трехступенчатым, при этом площадь поперечного сечения средней ступени больше площадей поперечного сечения крайних - гладкой и распределительной ступеней. Контролирующее устройство и регуляторы выполнены в отдельных корпусах и размещены на коммутирующей гидропанели, соединенной гидролиниями с гидростатическими опорами и источником питания.Посредством коммутируюшей гидропанели все камеры управляемого трехступен 5 10 15 зо 25 ЗО 35 40 45 50 55 чатого дросселя каждого регулятора односторонних гидростатических опор, образуюших гидростатические направляющие, соединены соответственно со всеми камерами золотника контролирующего устройства, расположенными в той же последовательности, а концевая камера, примыкающая к распределительной ступени золотника, соединена с источником питания.Посредством коммутирующей гидропанели концевая камера контролирующего устройства, примыкающая к торцу распределительной ступени золотника, соединена с источником питания, а соседная с ней промежуточная камера - с входом в дроссель настройки регулятора замыкающей опоры двусторонних опор, образуюших гидростатические напра вляюшие металлорежушего станка, а противоположная концевая камера, примыкаюшая к торцу ступени трехступенчатого золотника, и прилегающая к ней промежуточная камера - с входом дросселя настройки регулятора базовой опоры.На фиг, 1 приведены гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные двусторонними опорами; на фиг. 2 - контролирующее устройство; на фиг. 3 - гидростатические направляюшие металло режущего станка, образованные односторонними опорами; на фиг. 4 - блок управляющих устройств, общий вид;Гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные двусторонними, базовой и замыкающей, гидро- статическими опорами содержат параллельные направляюшие поверхности 1 и 2 на неподвижном узле 3, например станине. Перемешаемый узел 4, например суппорт металлорежушего станка, расположен на неподвижном узле 3, На пере мешаемом узле 4 имеются поверхности 5 и 6, контактирующие через смазочные слои толщиной 1, и Ьг с направляющими поверхностями 1 и 2 неподвижного узла. На поверхности 5 имеется смазочная канавка 7, соединенная гидролинией 8 с управляющим устройством. Совокупность поверхности со смазочной канавкой 7 является базовой опорой.На поверхности 6 выполнена смазочная канавка 9, соединенная гидролинией 10 с управляющим устройством. Совокупность поверхности 6 со смазочной канавкой 9 является замыкающей опорой.Поверхность 6 выполнена на компенсационной планке 11. Кроме компенсационной планки конструкция содержит также замыкающую планку 12.В расточках на торцах плунжеров 13 образуется камера 14, связанная с управляющим устройством гидролинией 15.Управляюшее устройство состоит из двух регуляторов-регулятора базовой опоры и регулятора замыкающей опоры.Регулятор базовой опоры состоит из дросселя настройки 16 и управляемого дросселя, содержащего три ступени 17 - 19. На концевой ступени 17 выполнена винтовая канавка 20. Регулятор замыкающей опоры состоит из дросселя настройки 21 и управляемого дросселя, содержащего три ступени 22 - 24. На концевой ступени 24 выполнена винтовая канавка 25.Смазочная канавка 7 базовой гидростатической опоры связана с камерами 26 и 27 и источником питания через винтовую канавку 20 управляемого дросселя регулятора базовой опоры, концевую камеру 28 и дроссель настройки 16. Смазочная канавка 9 замыкающей гидростатической опоры через дроссель настройки 21, винтовую канавку 25 управляемого дросселя регулятора замыкающей опоры и концевую камеру 29 связана с источником питания.Концевая камера 30 также связана с источником питания, камеры 31 и 32 - со сливом.Камера 14 связана с гидролинией, соединяющей управляемый дроссель регулятора замыкающей опоры с дросселем настройки 21. Камера 33 обратной связи управляемого дросселя регулятора замыкающей опоры также связана с гидролинией, соединяющей управляемый дроссель регулятора базовой опоры с дросселем настройки 2.Ступенчатый золотник контролирующего устройства расположен в отдельном корпусе 34 и содержит три ступени - 35 - 37, расположенные с некоторым зазором в осевом направлении между двумя шайбами 38 и 39, прижатыми к корпусу 34 пружинами 40 и 41. В ступени 37 выполнены осевое 42 и радиальное 43 сверления, а в корпусе 34 - круговая канавка 44.Двухпозиционный золотник 45 прижат пружиной 46 в крайнее правое положение.Указатель 47, расположенный на конце двухпозиционного золотника 45, в этом положении утоплен в корпусе 34.Камера 48 связана отверстием с круговой канавкой 44.Дроссель 49 соединяет камеру 48 со сливом. Через этот дроссель осуществляется слив утечек. В корпусе 34 выполнена также круговая канавка 50, соединенная с реле давления (не показано).Описанное .управляющее устройство сочетается с контролирующим устройством с помощью гидролиний. Гидролиниями связаны следующие камеры: 28 с 51 и 52, 14 с 53. Камеры 29, 30 и 54 соединены с источником питания.Устройство работает следующим образом.При изменении нагрузки происходит изменение зазора 1 что, в свою очередь, приводит к изменению давлений в камерах5055 На фиг. 2 обозначены давления, подводимые от управляющего к контролирующему устройству. Если управляющее устройство состоит из регулятора базовой опоры и регулятора замыкающей опоры, то подводятся давления Р, Р и Р(на фиг. 2 эти обозначения заключены в скобки).Описанное управляющее устройство без регулятора замыкающей опоры может быть использовано для работы с односторонней гидростатической опорой. Работа регулято 26 и 28, а также в камере 27. Оба управляемых дросселя перемещаются, длины ихвинтовых канавок, дросселирующих масло, изменяются, следовательно, изменяется ирасход масла, поступающего в смазочные канавки 7 и 9. Причем это изменение расхода осуществляется по дифференциальной зависимости, т. е. при увеличении расходамасла, поступающего в смазочную канавку 9,уменьшается длина винтовой канавки и наоборот, Следовательно, давления в смазочных канавках 7 и 9 изменяются таким образом. чтобы уравновесить изменившуюся нагрузку. Так как смазочные канавки 7 и 9 связаны соответственно с камерами 28 и 33 обратной связи управляемых дросселей, 1 з то перемещение этих дросселей прекращается, как только все их элементы окажутся в равновесном состоянии.При правильном функционировании всехэлементов устройства управляемые дроссели всегда находятся в равновесном состояф нии. Данное состояние обеспечивается исключительно воздействием масла на торцовые поверхности их ступеней. Если же эти ступени хотя бы одного из управляемых дросселей окажутся под воздействием каких-либо дополнительных сил, например сил повышенного трения, реакции одного из жестких упоров (управляемый дроссель находится в крайнем положении) и т. п., то алгебраическая сумма сил, возникающая вследствие воздействия масла на торцовые 30 поверхности ступеней данного управляемого дросселя, не будет равна нулю, следовательно в этом случае устройство функционирует ненормально. Не будет равна нулю и алгебраическая сумма сил, возникающая от воздействия масла на торцовые поверхности ступеней 35 - 37 трехступенчатого золотника. Он отклонится от нейтрального положения в ту или другую сторону, сжимая пружину 40 или 41. Масло поступит в круговую канавку 44 и из нее в камеру 48.Двухпозиционный золотник 45, сжимая прунжину 46, переместится, указатель 47 выидет наружу, указывая тем самым, что в данной гидростатической опоре или в ее управляющем устройстве возникла неисправность; камера 48 соединится с укруговой канав кой 50, которая связана гидролинией с реле давления. Реле давления сработает, сигнализируя тем самым о возникновении неисправности.ра базовой опоры с односторонней гидро- статической опорой не отличается от его работы с базовой опорой двусторонней гидро- статической опоры.Для контроля функционирования может быть использовано описанное контролирующее устройство, которое связано гидролиниями с регулятором базовой опоры.Рассматриваемое управляющее устройство. регулятор базовой опоры сочетается с контролирующим устройством с помощью гидро- линий, Гидролиниями связаны следующие1 О камеры: 55 с 5, 56 с 52, 57 с 54. Камеры 54 и 57 связаны также с источником питания.На фиг. 2 обозначены давления, подводимые от управляющего устройства - ре гулятора базовой опоры к контролирующему устройству. В этом случае подводятся давления 1, Р 1 и РнРассмотренное техническое решение позволило выполнить управляющее устройство в виде пакетов (фгг. 4), содержаНих следующие модули: регулятор базовой опоры 1, контролирующее устройство 2 и регулятор замыкаюньей Опоры 3, которые устг 1 навлпваются на гидропансли 4. На фиг. 4 приведен общий вид конструкции блока управляющих устройств, состоящего из трех полных пакетов модулей и предназначенного для стабилизации смазочных слоев в трех двусторонних гидростатических опорах направляющих, 5 и 6винты дроссслей настройки. 30 В случае использования блока для стабилизации смазоцных слоев в односторонних гидростатических опорах направл 5 ющих на гидропанели 4 должны быть установлены только регуляторы базовой опо ры 1 и контролирующие устройства 2.Рассмотренная констру кция является универсальной. Она может быть использована для стабилизации толщины смазочного слоя в гидростатических опорах направляющих, размеры которых охватывают практически весь необходимый для гидро- статических направляющих диапазон.Данная конструкция позволяет значительно упростить технологию изготовления гидростатических направляющих: направляющие могут быть выполнены из чугуна, при этом опасность их задиров в случае отказа гидростатики сводится к минимуму. Возможно, что появление этих устройств даст толчок к значительно большему распространению гидростатических направляющихЗамена направляющих качения, имек)- щих стальные каленые направляюгцие и танкетки, на гидростатицеские, выполненные из чугуна и оснащенные предлагаемыми устройствами, наряду с повышением жесткости и виброустойчивости станков повысит их технологичность и снизит себестои м ость.Формула изобретения1. Гидростатические направляющие металлорежущего станка, образованные гидростатическими опорами, содержащими подвижную и неподвижную части, и оснащенные регуляторами, каждый из которых имеет соединенные между собой дроссель настройки и управляемый трехступенчатый дроссель с контролирующим устройством, имеюш,им реле давления и подключенные к нему ступенчатые золотники, торцовые камеры которых связаны гидролиниями с торцовыми камерами ступеней управляемых ступенчать 1 х дроссслеи реуляторов, от,гичак)щиеея тем, г 1), с и.лью прошения и унификации 1 Ппрпвлягснппх за счет сокраце)1 ия номенклатуры г)пп)рытов управления, контролирук)шсс устройство и регуляторы выполнены в отдельных корпусах и размещены на коммутиругошей гидропанели, соединенной гндролиниями с гпдростатицескими опорами и источником питания, причем один из золотников контролируюПего устройства выполнен трехступснцатым с плошадью поперечного сецения средней ступени больше площадей попсреч 1 О о сечения крайних-гладкой и распределительной.2. Направлякнцие пгг 1:. 1, отличающиеся тем, цто пос 1)е,стБ) ком м 1 ти 1)ук)ией гидропане.1 и Все к)1)е.)гэ управ,Бсхг)ГО трехступенчатого д)1)ссе.я каждого регул 51 тора соединеныгто ВетГ Пенно г О Всехи камерами золотника контр)лиру)ошего устройства, расположенньми В той же последовательности, а концевая камера, примыкающая к распределигельпой ступени золотника, соединена с исто:ником питания.3. Направляющие по и. 1 с г:дростатическими опорами, отлинающггеся тем, цто посредством коммутирук)шсй гидропанели концевая камера контролирующего устройства, примыкающая к торцу распределительной ступени золотника, соединена с источником питания, соседняя с ней промежуточная камера - с входом В дроссель настройки регулятора замыкающей опоры, а противоположная концевая камера, примыкающая к торцу гладкой ступени трехступенчатого золотник:., и прилегающая к ней про- межутО-Иа 51 ка,"1 сра - с Входом д 1)осселя настройки регулятора базовой опоры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство ССС 1 э749621, кл. В 23 Я 1/02, 1978.2.Авторское свидетельство СССР по заявке3007682/25-08, кл. В 23 Я 1/02, 1980 (прототип.едактор Р. Циникааказ 979716ВН 1 Составитель Ю Техред И. ВересТираж 750 ИПИ Государственного но делам изобретенийМосква, Ж - 35, Раун ППП Патент, г. Ужгор ЖарченковКорректор М. Де,.чиПодписноекомитета СССРи открытийская иаб д 4/5од, ул. Проектная, 4