Роторный станок для доводки поршневых колец

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 59 4 В 24 В 37/О И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ПЬСТВУ АВТОРСНОМУ С ДОВОД 47 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Владимирский политехнический институт(54) РОТОРНЫй СТАНОК ДЛЯКИ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ(57) Изобретение относится к области станкостроения и позволяет повысить точность при обработке поршневых колец за счет того, что держатели 13 опорных узлов 4 выполнены с полукруглыми вилками 15 и 16, расположенными по обе стороны держателя 13 соосно с оправкой 5, несущей обрабатываемые кольца 3. При этом между вилками 15 и 16 установлена сменная плоская опора с возможностью контакта с наружной поверхностью колец 3, закрепленных на оправке 5, причем полукруглые вилки 15 и 16 со стороны опоры снабжены скосами, выполненными на их периферии. 5 ил.Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при создании оборудования для производства поршневых станков.Целью изобретения является повышение точности обработки колец за счет улучшения условий базирования в опорных узлах, повышение точности движений и контроля при обработке, что обеспечивается выполнением опорных узлов с вилками, охватывающими оправки с кольцами при обработке и применением в них плоских опор, взаимодействующих с измерительными головками.На фиг. 1 изображена кинематическая схема станка; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 2; на фиг. 5 - схема фиксации пакета поршневых колец в рабочей зоне, ввода в рабочую зону и вывода из нее.Роторный станок (фиг. 1) содержит шпиндели 1 с механизмами 2 вращения пакетов обрабатываемых поршневых колец 3 и обкатывания их с возвратно-поступательным (колебательным) движением в радиальном направлении по доводочному диску 4. Для этого в пакет обрабатываемые поршни кольца набирают вне рабочей зоны станка на оправку 5 с буртиком 6 и центрируют с помощью направляющей втулки 7, С другого конца оправки кольца зажимают шайбой 8 с буртиком 9 и гайкой 10. Оправка имеет цапфы 11 и 12, расположенные по ее концам. Для установки оправки с пакетом зажатых колец в рабочую зону держатель 13 опорного узла 14 выполнен с полукруглыми вилками 15 и 16, расположенными по обе стороны оправки, несущей пакет обрабатываемых поршневых колец,Нижний конец шпинделя жестко соединен с коническим колесом 17 одноступенчатого редуктора 18, в котором коническое зубчатое колесо 19 жестко крепится на его выходном валу 20. На этом же валу редуктора симметрично подвешен рычаг 21 с приводным валком 22 и односторонним зубчатым сектором 23, который находится в зацеплении с червяком 24, расположенным в подшипниках на корпусе редуктора.На выходном валу редуктора жестко крепится ведущее сменное колесо 25 первой однопарной гитары, которое находится в зацеплении со сменным колесом 26, жестко соединенным с промежуточным валом 27 рычага. На противоположном конце промежуточного вала рычага жестко крепится сменное колесо 28 второй однопарной гитары, которое находится в зацеплении со сменным колесом 29, жестко закрепленным на валу 30 приводного валка.Верхний конец шпинделя имеет шлицевое отверстие 31, в которое входит шлицевая направляющая 32, жестко соединенная с зубчатым колесом 33. Это колесо через 5 10 15 О 25 30 35 40 45 50 55 промежуточный блок шестерен 34 находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом 35, от которого получает вращение вокруг своей оси каждый приводной валок механизма врашения обрабатываемых поршневых колец. Центральное зубчатое колесо жестко соединено с карданным валом 36, несущим два универсальных шарнира, и через зубчатые передачи - с отдельным приводом (не показан).Для подъема и опускания шпинделя с механизмом вращения обрабатываемых поршневых колец его корпус редуктора жестко соединен с двусторонним штоком 37 поршневого пневмопривода 38. В пневмоприводе поршень 39 смонтирован за одно целое с двусторонним штоком, прижимающим механизм вращения с обрабатываемыми поршневыми кольцами к доводочному диску для создания необходимого давления при доводке. Доводочный диск, выполненный с плоской кольцевой поверхностью, ось вращения которого не совмещена с осью рабочего ротора, приводится во вращение через зубчатые передачи от отдельного электродвигателя (не показан).В центральной части рабочего ротора установлено воздухораспределительное устройство для подачи сжатого воздуха в систему измерительных головок 40 (фиг. 2) и поршневых пневмоприводов. Воздухораспределительное устройство имеет неподвижный коммуникационный диск 41 (фиг. 1) с.подводами 42 и 43 сжатого воздуха через отверстие центрального вала 44 рабочего ротора и распределительный диск 45 с каналами для подачи сжатого воздуха по трубопроводам 46 и 47 в каждый поршневой пневмопривод и по трубопроводам 48 в каждую измерительную головку, а также отвода его в атмосферу. Диск 45 установлен в центральной части корпуса рабочего ротора 49. С корпусом рабочего ротора жестко соединен зубчатый венец 50, который находится в зацеплении с приводным зубчатым колесом 51 для сообщения рабочему ротору вращательного движения вокруг своей оси.В рабочей зоне оправка, несущая пакет обрабатываемых поршневых колец, фиксируется и базируется своими цапфами в полукруглых вилках, а сам пакет обрабатываемых поршневых колец - в механизме его вращения и сменной плоской опоре 52 (фиг. 3). При этом заклинивание оправки с пакетом обрабатываемых поршневых колец между полукруглыми вилками исключается при наличии на них скосов 53, выполненных на их периферии со стороны сменной плоской опоры. Механизмы вращения пакетов обрабатываемых поршневых колец вместе с измерительными головками расположены концентрично относительно оси рабочего ротора.Каждый механизм вращения оси рабочего ротора обраоатываемых порццевых колец (фиг. 2) имеет приводной валок, который контактирует с обрабатываемычи Горц невы м и кольцяч и, а изм Ррительняя головка, жестко соединенная с этим механизхом, имеет переставное по высоте измерительное сопло 54 с шариковой заслонкой 55, являощейся чувствительным элементом, и втулкой 56, ограничивающей ход 11 а рика, установленного в отверстии сопла с возможностью контактирования с регулируемым измерительным наконечником 57, разчещенцым на сменной плоской опоре соответствуюпего опорного узла.Каждый опорный узел (фиг. 1) имеет поворотный вертикальный вал 58, установленный в подшипниках, с укрепленным неподвижно в нижней его части держателем, несуцим сменную плоскую опору с регулируемым измерительным наконечником. В верхней части вала 58 установлен поводок 59 с роликом 60, прижимающимся к кулачкам 61 неподвижного копира 62, закрепленного на неподвижной части 63 рабочего ротора, под действиеч рабочей пружины 64. Кроме того, с валом 58 жестко связан поворс)гный упор 65 срегу)ировочным винтом 66, Я с корпусом рабочего ротора - неподвижный упор 67 Эти упоры фиксируют положецис СМЕННС)й ОПОрц В ИСГКОдцОМ ПОЛОЖЕНИИ, т.е. в рабочей зоне.Положение держателя 13, выполненного В виде разрезной втулки со стяжным винтом 68, изменяют настройкой его со сменной плоской опорой вдо.)ь оси поворотного вертикального вала В соответствии с фактическим износом доводочного диска. Настройка измерите,Ьцого сопла (фиг. 2) производится плавным вращением гайки 69 и регулируемого измерительного наконечника. При этом настроечное положение измерительного сопла на требуемый размер обработки фиксируется стяжным винтом О. В процессе доводки величина измерительного зазора между торцом втулки, зацргссовапцой в Отверстие сопла, и поверхностью чувствительного элемента контролируется пцевмоэлектрическим датчиком системы управления (не показана).Оправку с пакетом обрабатываемых поршневых колец загружают в рабочий ротор станка автооператором (фиг. 5) на загрузочной позиции 71. После доводки на разгрузочной позидии 72 автооператор снимает оправку с пакетом обработанных поршневых колец. Воссгацовление и сохранение плоскостности рабочей поверхности доводочного диска осуществляется правильношаржирующим Виброустройством на позиции 73.Б процессе .Ов)дки пакет обрабатываечых поршневых колец 3 (фиг. 5), закрепленный на оправке 5 и расположенный межд, пол, 1 р,1 ч: Ви,)к;) и 1 Отакте с) смРццс), лосюй)порй дсч.,И) 13 ОПОрц)10 у,),1: П. УГ,10 ч, 1 Р 1 К;)ГЫ- вается х Рждх В Ч)ца) Нп. Нс)Ги доп ы диско) . и прпв.),ць. Валком -фиГ. 1чехяцизх 1 2 В;1 Гцеци 1, соединсн 10 Г) жсс 10 через корпчс ре.) к Гп8,В с) цц,У :токо) 3) ц 1.1:Опри вода 1. 11)и э Гг,: сц ц)с ОНО) ы деп; т Рлси102 ТЫВЯРХЫХ ПРПЦРВЫХ КОЛ.Ц ИХ)Р )Т ОБОЗМ ОЖ НОСТЬ П Р 1)ХИ ТЕ,ЬНО ВР 1 Ц 1 ГЬ: Я И)- к Г Оси, расположенной э,сцент)ичн 0 ОТНОСИТ.;1 ЬНО О.И ВОЯ ПЯЮЦ ОСЯ ДОВО,Он) 0 ДИС)2,ПРПСМРПЕ)ТСЯ В РЯДИЛЬ 110)1 ПЯ.правлении по; действием сменных кчг 1 1- 15 ков 61. ,)Яспогожеицых н 1 неоднижцохкопппс 62. ОГгичальные значения уггОВ х находятся в пределах 6 - -20". при которь х Обсспсчивяются в какои-то степени с),цп; - ковые скорост) резания по длицс пакет,: ООП 202 ТЫВЯСМ ЬХ ПС),)ПЦРВЫХ КОГ 1 СЦ. КОЛ - ЗоЖРИ. ЭТОГО П)КС 2 ПО ДОВОДОЧ НО).ИССС ДОПОЛЦИТРГЫ 10 СОЗДЯСТС 51 Ц ЭКСЬРНТРИ ЦОС 11 Н Вращения Оп)рных узлов. С похОцью счснных кулачков нсп)дви жного копи ра )счшестВл 5 с 5 Вс).1)ратно-пост.Ите з ьцое дцц жение Опорных узлов с пякегахи орИцевыКО,Р. 1121 ранг.НИР ЭТОГО ВИЖ.1115 вдоль радиуса. Количество лРнцх куля: - кон 01 ре,гег 1 яет цсйбхо;ичОР )ислс) Вознр 1- ТЦО - 10 С111 С 1 Ь 1 ЫХ .ВИЖРЦИ).30ТоН)ст формь) обрабатываечых Орп:- НРВЫ КОГ 1 ЕЦ В ПОПРРРЧЦОХ ССЧРЦИИ 3;1 В 1 СИ; От ГГ 10 В 1 ЯГЯдки Д и ( фиг 1. -)т уГ;)ы О,).дс;1 яют ряспОложенис при водц)0 Валка 2" механизма вращения пакет 2)- рабаты вяечых пори невых колец, сх)РП, , плоской Опоры 52 опорного узла и доно;1)ч.ОГО;иска 4 Относительно осц 1,)кс1 015- рабатываемых колец. т. е. в сечении, перпендикулярном к его оси. Г 1 рц этом возч 0;+, цы такие сочетания значений углов: 1.40 -0 60 " =30 90 20 60 =90 150Путеч поворота червяка 24 (фцг. 2) В)круг СВОРИ ОСИ, НЯХОДЯПРГОСЯ В ЗЯЦРПЛРЦИИ С);1 ностороцним зубчатым сектором 2)3, В ханизме вращения пакета обрабатываех 45 колец и зяъены схРннОЙ няправ,)яОп)ей Опоры 52 В Опорном зле изменяютс 51 з;1 с ц углов наладки З ц . Изменение углов ПЯЛадКИ ВЫПОЛНяется В НаладОЧНОМ рРЖИ) с роторцого станка. Углы наладки цс изменяются при износе плоской рабочей повс рх ности доводочного диска.При наладке сменной опоры изменяетсяи значение углахБГЯгодаря этому В процессе доводки ооеспечи Вается одинаковая скоростьрезания на длине пакета Обраба 55 тываемых поршневых колец.РегулировашР частоты вращения 1 Якетяобрабатываемых колл достигастся изхс 1288036При этом движении пакеты обрабатываемых поршневых колец 3, находящиеся в сменных опорах 52 цри контакте с приводными валками 22, получают одновременно врагцательное вокруг своих осей и радиальное возвратно-поступательное (колебательное) движение по плоской кольцевой рабочей поверхности доводочного диска 4.Радиальное возвратно-поступательное движение пакеты обрабатываемых поршневых колец вместе с оправками 5, на которых они закреплены, получают в процессе доводки от полукруглых вилок 15 и 16 и сменных опор 52 под действием сменных кулачков 61, закрепленных на рабочей части неподвижного копира 62 при упругом поджатии к ним роликов 60, установленных ца поводках 59. Длина хода радиального возвратно-поступательного (колебательного) держателя 13 движения с оправкой, несущей пакет обрабатываемых колец 3, зависит от высоты сменных кулачков 61 относительно неподвижного копира 62. : Сменные кулачки выбирают в зависимости от длины пакета поршневых колец и ширины рабочей поверхности доводочного диска.Необходимо иметь перебеги пакетов за их края на 0,3 - 0,2 их длины, перебеги уменьшают отклонения формы цилиндрических поверхностей поршневых колец.Регулируя давление сжатого воздуха в пневмоприводе 38, изменяют силу прижима пакета поршневых колец 3 к доводочному диску 4 со стороны приводного валка механизма его вращения и, следовательно, величину снимаемого слоя металла. Это способствует увеличению съема металла и более равномерному износу доводочного диска.В процессе обработки происходит интенсивное исправление исходной погрешности формы в поперечном сечении поршневых колец 3. При этом приводной валок 22 механизма вращения и шариковая заслонка 55 измерительной головки 40 следят за изменением размера обрабатываемых поршневых колец. Сжатый воздух из системы управления (не показана) поступает по трубопроводам через воздухораспределительное устройство в пневматическое измерительное сопло 54 измерительной головки 40 и вытекает в зазор, образованный внутренним конусом сопла и поверхностью заслонки 55, вмонтированной в отверстие сопла перед втулкой 56. По мере уменьшения размера обрабатываемых поршневых колец 3 зазор между внутренним конусом сопла и поверхностью заслонки 55 уменьшается.При достижении определенного зазора, соответствующего заданному размеру обрабатываемых поршневых колец, происходит подача сигнала в систему управления станком на переключение пневмораспределителя, включенного в трубопровод 46 пневмопри 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вода 38. При этом сжатый воздух из верхней рабочей полости пневмоцривода 38 отводится в атмосферу, что позволяет уменьшить силу прижима пакета обрабатываемых поршневых колец к доводочно".,1 у диску 4. Так проводится процесс выаживания, характеризующий осуществлением возвратно-поступательного движения держателей 13 с пакетами поршневых колец 3, приводимыми во вращение от приводных валков 22 механизма 2 вращения, без рабочего давления в зоне ооработки. В этом случае съем с обрабатываемых поршневых колец происходит только за счет прижима от веса механизма вращения с головкой 40.Г 1 акет поршневых колец 3, обработанный Б рабочей зоне, удаляется из зоны обработки вместе с оправкой 5 на разгрузочной позиции 72 (фиг. 5) с помощью авто- оператора. Для этого в нижней рабочей полости пневмопривода 38 (фиг. 1) создается давление сжатого воздуха, под действием которого поршень 39 и связанные с ним шток 37 и механизм вращения вместе с головкой 40 перемещаются вверх. После подъема механизма врагцения вместе с измерительной головкой в верхнее крайнее положение автооператор выводит обработанный пакет поршневых колец вместе с оправкои 5 из рабочей зоны. Г 1 осле выхода пакета поршневых колец из рабочей зоны медленно вращающийся корпус рабочего ротора 49 с опорными узлами 14 подводит один из поводков 59 с роликом 60 к выступающей (рабочей) части неподвижного копира 62. В результате этого вертикальцый вал 58 получает поворот вокруг своей оси, и держатель 13 с полукруглыми вилками 15 и 16 и сменной опорой 52 отводится к центру доводочного диска 4 и фиксируется в нерабочем положении. Такое положение держателя 13 будет сохраняться до тех цор, пока медленно вращающийся корпус раоочего ротора 49 с опорными узлами 14 це подведет его к загрузочной позиции 71 (фиг. 5), в которой ролик 6 поводка 59 сходит с рабочего участка неподвижного копира 62 и под действием рабочей пружиць 64 (ее усилия натяжения) поворотный вертикальный вал 58 занимает исходное (рабочее) положение. Так в работу последовательно вступает держатель с полукруглыми вилками и сменной опорой каждого опорного узла.Между разгрузочной и загрузочной позициями все опорнье узлы находятся в выведенном состоянии, т. е. вне рабочей зоны, Здесь на позиции 73 рабочего ротора станка производится правка и шаржирование доводочного диска 4 виброустройством и правильно-шаржирующим инструментом в виде кольца-притцра. Этот инструмент восстанавливает и сохраняет плоскостность1288036 10 Фор,иула изобретения Фиг. 2 рабочей поверхности доводочного диска, обеспечивая его равномерный износ и повышение точности и производительности обработки наружных цилиндрических поверхностей поршневых колец.БЛля обеспечения сжатым воздухом системы поршневых пневмоприводов и измерительных головок в центральный вал 44 рабочего ротора станка встроено воздухораспределительное устройство. Через его подвод 42 сжатый воздух подается в неподвиж 1 гый коммуникационный диск 41, а по каналам распределительного диска 45 и трубопроводам 46 и 47в верхнюю или нижнюю рабочие полости поршневого пневмопривода 38. При подаче сжатого воздуха по трубопроводу 46 в верхнюю рабочую полость пневмопривода поршень Зс) и связанныи с ним шток 37 и механизм вращения с измерительной головкой 40 перемещаются вниз. В этом случае сжатый воздух по трубопроводу 47 из нижней рабочей полости пневмопривода отводится в атмосферу. При опускании механизма равномерного вра 1 цеия с измерительной 1 оловкой 40 между паксточ обрабатываемых пор 1 невых коле 1 и доводочным диском 4 создаегс 2, пеобход 1.мое давление в рабо:.ей зоне путем поддержания на определен 1 гом уровне давле 1 И 11 сжатого воздуха в верхней раоочей полости каждого пневмопривода.При подаче сжатого воздуха по трубопроводу 47 в нижнюю рабочую полол ь ппеимопривода поршень 39 и связанныи с ним ппок 37 11 механизм вращения с измерите льной головкой 40 перемецеаются вверх. В этом случае сжатый воздух по труоопроводу 46 через пневмораспределитель из верхней рабочей полости пневмопривода 38 отводится в атмосферу. При подъеме механизма вращения с измерительной головкой 40 в верхнее крайнее положение его приводной валок 22 освобождается от контактирования с пакетом обработанных порш невых колец. Затем автооператор выводит пакет обработанных поршневых колец из рабочей зоны,Приводной валок механизма равномерного вращения пакета обрабатываемых поршневых колец изготавливается из из. носостойкой стали, а поверхность его шлифуется до высокого класса шероховатости. Такой валок практически не изнашивается в процессе эксплуатации.Благодаря отмеченным конструктивным особенностям предлагаемый роторный станок практически исклкчает копирование исходной погрешности в поперечном сечении базовой цилиндрической поверхности, что позволяет получить высокие показатели точности (1,0-1,5 мкм) и качества (Ка= = 0,2-0,1 мкм ) обработки наружных цилиндрических поверхностей поршневых кь лец. Роторный станок для доводки поршневых колец, содержащий расположенные на роторе равномерно по окружности опорные узлы, вертикальные пневмоприводы и чеханизчы вращения установленных на оправках колец, соединенные со штоками пневмоприводов и снабженные приводнычи валками, расположенных 1 и параллельно плоскости доводочпого диска, и измерительными головками, с 1 увствительными элементами, включенным 1 и в систсчу управления, отлинаюи 1 ийея теч, что, с целью повышения точности колец, каждый опорный узел снабжен охва 1 ьвающими оправку с торцов вилками и расположенной между ви.1 качи сменной плоской опорой, параллельной плоскости доводочного диска, при этом чувствительные элеме 1 ггы измерительных головок установлены с возможностью, контакта со сменными плоскими опорами упомянутых онори узлов.