Устройство для двустороннего нарезания резьбы

НИЕ БРЕТЕНИ ик токаря-уние, 1987, с,449, г И) лУГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР. (71).Ленинградский механический институт им,Маршала Советского Союза Устинова Д,Ф,(72) И.А,Маслеников, Б.М.Сойкин, Ю.А,Соколов Б,Ф.Поляничка, Я.Н.Ревизцев и И.С,Малкин (73) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза Д.Ф,Устинова (56) Белецкий Д.Г, Справочн версала, ММашиностроени рис.13. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУСТОРОННЕГО НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ (57) Использование: устройство предназначено для точного нареэания резьбы двумя резцами с использованием различных схем нареэания резьбы. Сущность изобретения: устройство содержит направляющие 5, выполненные на основании 6, которое приор жл крепляется к поперечным салазкам 7 станка. На направляющих 5 установлен суппорт 4 с продольными направляющими 2, на которых установлен дополнительный резце- держатель 1, На поперечных салазках 7 установлен основной реэцедержатель 8. Устройство снабжено механизмом радиального перемещения суппорта 4, выполненным в виде пневмоцилиндра 24, на штоке 22 которого установлен упор 25, и механизмом продольного перемещения дополнительного реэцедержателя, выполненного в виде пневмоцилиндра 13, на о гоке которого установлен упор 15, Упор 25 предназначен для взаимодействия с клиновым копиром радиального перемещения суппорта 26. Упор 15 предназначен для взаимодействия с клиновым копиром продольного перемещения дополнительного резцедержателя 16. Приводы 28, 19 обоих клиновых копиров связаны с блоком управления 40. 1 э.п. ф-л ы, 3 ил, 1834758Изобретение относится к механической обработке резанием наружных резьб на универсальных и специализированных токарных станках.Целью изобретения является повышение точности нарезания резьбы путем рационального распределения механической и тепловой нагрузки йа режущие элементы инструментов по проходам, а также расши- рение технологических возможностей, в там . числе для осуществления нарезания резьбыпо маятниковой схеме.На фиг.1 представлен общий вид устройства для двустороннего нарезания резьбы; на фиг.2 - пневматическая схема; нэ 15 фиг.З - структурная схема микроп рацессорной приставки.Устройство содержит дополнительныйрезцедержатель 1, имеющий возможность перемещаться по направляющим 2, парад дельно оси вращения детали 3. Направляющие 2 выполнены на суппорте 4, который имеет. возможность перемещаться по направляющим 5, перпендикулярно оси вращения детали 3. Направляющие 5 25 выполнены на основании 6, которое поикрепляется к поперечным салазкам 7 станка, На поперечных салазках 7 станка, установлен основной резцедеркатель 8 с резцом 9, В дополнительном резцедержате ле 1 устанавливается резец 10. К дополнительному резцедержателю 1 прикреплен шток 11 с поршнем 12. Пневмацилиндр 13 закреплен на суппорте 4. В надпоршневой полости пневмоцилиндрэ 13 установлена 35 пружина 14. На штоке 11 выполнен упор 15, который прижат к клиновому капиру продольного перемещения дополнительного резцедержателя 16., Клиновой капир 16 имеет воэможность перемещаться .па нэ правляющим 17, выполненным на суппорте 4, перпендикулярно оси вращения детали 3.На суппорте 4 с помощью кронштейна 18 установлен шаговый двигатель 19, который соединен с помащьк винта 20 с гайкой 21, 45 выполненной в клиновом капире 16. К суппорту 4 прикреплен шток 22 с поршнем 23.Силовой цилиндр 24 закреплен на оснОвании 6. На штрке 22 выполнен упор 25, который прижат к, клиновому капиру 50 радиального перемещения суппарта. 26.Клиновой копир 26 имеет возможность перемещаться па направляющим 27, выполненным на основании 6, параллельно оси вращения детали 3. На основании 6 устанав лен шаговый двигатель 28. который соединен с помощью винта 29 с гайкой 30, выполненной в клиновом копире 26. Нэ по- перечных салазках 7 закреплены двэ регулируемых па длине упора 31 и 32, жестко, как и основной резцедержатель 8.На станине станка монтируются два трехлинейных пневмараспределителя 33 и 34 типа П-РК 3,7 с толкэтелем (см, "Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления", Каталог, ВНИИТЭМР, М, 1986, стр,28) так, чтобы в левом и правом крайних положениях поперечных салазок 7 при поадальном перемещении упоры 31 и 32 переключали пневмараспределители 33 и 34. С помощью трубопроводов 35 и 36 пневмараспределители ЗЗ и 34 соединены с пневмараспределителем 37 с двусторонним пневматическим управлением типа В 63- 11 А(см, "Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления", Каталог, ВНИИТЭМР, М 1986 гстр, 35), Пневмараспределители 33, 34 и 37 соединены с цеховой сетью подачи сжатого воздуха, Пневмараспределитель 37 магистралью 38 соединен с надпоршневыми полостями пневмацилиндрав 13 и 24. Магистраль 39 соединяет штоковую полость пневмоцилиндра 24 с пневмараспределителем 37.Нэ поперечных салазках 7 установлен блок управления 40,к которому подсоединены с памащь 1 о кабелей 41 и 42 шаговые электродвигатели 19 и 29.Блок управления. 40 содержит модуль "микро ЭВМ" 43, который включает однокристальную микро ЭВМ 44 К 1816 ВЕ 035 перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 45 (ППЗУ) объемом 4 Кбайт на больших интегральных микросхемах (БИС) К 573 РФ 5, параллельный интерфейс 46 на двух БИС КР 580 ВВ 55, энергонезависимое оперативное запоминающее устройства 47 (ОЗУ) объемом 4 Кбайта на восьми БИС КР 537 РУЗА, девять 16-разрядных программно-управляемых таймеров 48 на трех БИС КР 580 ВИ 53. Модуль 49 "Гальваническая развязка" обеспечивает гальваническую развязку между модулем 43 "Микро ЭВМ" и системной магистралью 50. Модуль 51 "Оптранный входной" предназначен для ввода дискретной информации и гальванической развязки от управляемого оборудования по 40 каналам Модуль 52 "Оптронный выходной" предназначен для вывода дискретной информации и гальванической развязки от управляемого оборудования по 40 каналам; Модуль 53 "Преобразователь напряжение - кад" обеспечивает высокую точность преобразования входных сигналов напряжения постоянного тока в кад по 16 каналам. Модуль 54 "Контроллер пульта" обеспечивает сопряжение средств индикации и клавиатуры пульта 55 оператора с модулем 43 "Мик 1834758ро ЭВМ". Модуль 52 "Оптронный выходной" вырабатывает заданную форму тока для запитки фаз шаговых двигателей 56. Модуль 51 "Оптронный входной" обеспечивает связь блока управления 40 с элементами 57 электроавтоматики станка. Преобразователь 53 "Напряжение - код" предназначен для преобразования аналоговых сигналов с датчиков 58 обратной связи, если они будут установлены.Устройство работает следующим образом. На фиг.2 показано состояние пневмосистемы устройства, когда салазки 7 находятся в крайнем правом положении, а упор 32 прижат к пневмораспределителю 34, При подключении пневмосистемы устройства к цеховой сети воздух через пневмораспределитель 37 по магистрали 38 .попадает в надпоршневые полости пневмоцилиндров 13 и 24, При этом шток 11 перемещает реэцедержатель 1 по направляющим 2, а шток 22 перемещает суппорт 4 по направляющим 5. Перемещение .резцедержателя 1 прекратится, когда упор 15 войдет в контакт с клиновым копиром 16, Под действием силы сжатого воздуха упор 15 будет прижат к клиновому копиру 16. При включении вращения вала шагового двигателя 19 вращается винт 20, и гайка 21, выполненная в клиновом копире 16, совместно с клиновым копиром 16 получает поступательное перемещение по направляющим 17 перпендикулярно оси вращения детали 3, При этом резцедержатель 1 получает микроперемещения по направляющим 2 параллельно оси детали 3, Грубая настройка положения резцедержателя 1 на направляющих 2 достигается регулировкой положения упора 15 на штоке 11. Шток 22 перемещает суппорт 4 по направляющим 5 до момента контакта упора 25 в клиновой копир 26, При включении вращения вала шагового электродвигателя 28 вращается винт 29 и гайка 30. выполненная в клиновом копире 26, совместно с клиновым копиром 26 получает поступательное перемещение по направляющим 27 параллельно оси детали 3. При этом суппорт 4, а вместе с ним и резцедержатель 1 получают микроперемещения по направляющим 5 перпендикулярно оси детали 3. Грубая настройка положения резцедержателя 1 и суппорта 4 на направляющих 5 достигается регулировкой положения упора 25 на штоке 22.Резцы 9 и 10 устанавливаются с помощью шаблона так, что резец 9 сдвинут относительно резца 10 на половину шага нарезаемой резьбы, Расстояние вершин резцов 9 и 10 относительно оси вращения детали принято равным. Пневмораспределители 33 и 34 закрепляют на станине станка в зависимости от длины нарезаемай резьбы так, чтобы в конце прохода дополнительного резца 1 О.упор 5 31 включил пневмораспределитель ЗЗ, а вконце холостого хода дополнительного резца 10 правы упор 32 включил правый пневмораспределитель 34, как это показано на фиг.2. В этом случае воздух из цеховой ма гистрали по трубопроводу 36 подается к управляющей полости пневмораспределителя 37, который включен, как показано на фиг.2.В исходном положении, когда резцы 9 и 10 находятся правее торца обрабатываемой 15 детали 3, производится перемещение основного резца 9 совместно с основным резцедержателем 8 и поперечными салазками 7 в радиальном направлении. Это перемещение может быть осуществлено рабочим 20 вручную, если это универсальный токарновинторезный станок, или автоматически с помощью механизма поперечного перемещения резца на токарно-резьбовом полуавтомате (например, типа 1 Б 922 Г), 25 .Радиальное поперечное перемещение резца 9 совместно с основным реэцедержателем 8 и поперечными салазками 7 должно быть увеличено с учетом того, что часть припуска будет срезана дополнительным рез- ЗО цом 10. Распределение припуска наобработку впадины резьбы между резцами 9 и 10 зависит от выбранной схемы нарезания резьбы; профильной, комбинированной или маятниковой.35 Так при профильной схеме нарезаниярезьбы резцы 9 и 10 имеют только поперечные перемещения перпендикулярно оси детали 3. При этом профили резцов 9 и 10 могут быть разными. Дополнительный ре зец 10 может иметь профиль для предварительной обработки резьбы, т.е. больший радиус при вершине, передний угол, отличный от нуля, Резец 9 должен иметь профиль для получения окончательной формы резь бы. Соответственно и нагпузка на резцы 9 и10 может быть распределена неравномерно. Так как резец 9 обеспечивает получение окончательной точности резьбы и от его состояния зависит допустимая скорость реза ния, целесообразно назначать резцу 9глубину резания на каждом проходе меньше, чем для резца 10.С помощью микропроцессорной приставки 40 шаговый двигатель 28 перемеща ет клиновой копир 26 по направляющим 27таким образом, что клиновой копир 26 передвинется вправо, что вызовет перемещение суппорта 4 по направляющим 5 совместно срезцедержателем 1 и резцом 10 на глубину резания для первого прохода. Величина ра 183475810 15 20 25 30 40 50 55 диального перемещения резца 10 на первом проходе определяется по формулеУз = Н + эзьгде Н - величина радиального перемещения основного резца 9 на первом проходе.аз - глубина врезания резца 10 в детальна первом проходе,Тогда глубина врезания в деталь 3 резца9 на первом проходе равнаап 1 = Н - азьВ конце первого прохода левый упор31, установленный на салазках 7, набегаетна левый пневмораспределитель 33 и переключает его. В результате переключениявоздух от цеховой сети подается в управляющую полость пневмораспределителя 37,который переключается так, что воздух отцеховой сети подается в штоковую полостьпневмоцилиидра 24, а нэдпоршневые полости пневмоцилиндров 13 и 24 соединяютсяс атмосферой, При этом суппорт 4 и резец10 быстро отодвинутся от детали 3, Одновременно упор 25 отойдет от клинового копира 26. Пружина 14, расположенная внэдпоршневой полости пневмоцилиндра13, прижимает упор 15 к клиновому копиру17, в результате чего резцедержэтель 1 недвигается по направляющим 2 параллельнооси детали 3. По окончании первого проходапоперечные салазки 7, основной резцедержатель 8 с резцом 9 отводятся от детали 3так, чтобы резец 9 вышел. из впадины нарезаемой резьбы. так как отвод резца 9 вомного раз меньше отхода суппорта 4 понаправляющим 5, резец 10 находится надостаточном удалении от детали 3. Во времяпродольного хода поперечных салазок 7вдоль оси детали 3 в исходное положениешаговый двигатель 28 по команде от блокауправления 40 с помощью винта 29 и гайки30 передвинет клиновой копир 26 таким образом, чтобы обеспечить величину радиального перемещения дополнительного резца10 для второго прохода. Учитывая, что нагрузкой шагового двигателя 28 являетсятолько сила трения в направляющих 27 клинового копира 26, шаговый двигатель 28способен выполнить эту задачу без усили.тельных устройств,Величина радиального перемещениярезца 10 на втором проходе определяетсяпо формулеУзя = Ня = эзи,где Нц - величина радиального перемещения основного резца 9 на втором проходе,ази - глубина врезания резца 10 в деталь нэ втором проходе,Глубина врезания в деталь 3 резца 9 нэвтором проходе равнаапя = Ни - ази. В крайнем правом положении при холостом ходе поперечных салазок станка 7 правый упор 32 нажимает на правый пневмораспределитель 34. При этом пневморэспределитель 34 займет положение, кэк показано нэ фиг,2, Воздух из цеховой сети по магистрали 36 подается в управляющую полость пневмораспределителя 37 и передвинет его в положение. как показано на фиг,2. При таком включении воздух из цеховой сети подается по магистрали 38 в надпоршневые полости пневмоцилиндров 13 и24. Поршень 23 цилиндра 24 передвинет суппорт 4 с резцедержателем 1 и резцом 10 к детали 3. Перемещение суппорта 4 ограничено упором 25, который прижимается к клиновомукопиру 26, Так как клиновой копир 26 был предварительно смещен с помощью шагового двигателя 28, винта 29 и гайки 30, суппорт 4, резцедержатель 1 и резец 10 передвинутся к детали на величину Узя, Радиальное перемещение основного резцедержателя 8 с резцом 9 осуществляетСя обычным способом, либо вручную на универсальном станке, либо автоматически на станке-полуавтомате, на величину Ня. В дальнейшем цикл работы станка повторяется до момента нарезания полного профиля резьбы,Маятниковый способ нарезания резьбы на устройстве для двустороннего нарезания резьбы может быть осуществлен за счет последовательного врезэния резца 9 и резца 10 в радиальном направлении, но при этом резцедержатель 1 и резец 10 во время . холостого хода поперечных салазок станка 7 передвигаются по направляющим 2 с помощью клинового копирэ 17, винта 20 и гайки 21 шаговым двигателем 19 по команде от микропроцессорной приставки 40, При этом способе нарезания резьбы резец 9 имеет последозательные радиальные перемещения перпендикулярно оси детали 3 по оси симметрии впадины нарезаемой резьбы, а реэцедержатель 1 с резцом 10 смещается вдоль оси детали 5 попеременно по одну или другую сторону относительно оси симметрии впадины нарезаемой резьбы, после чего резец 10 имеет радиальное перемещение на следующий проход, Сочетание таких последовательных проходов резцов 9 и 10 относительно. детали 3 создает условие. когда режущие кромки резца 9 работают не одновременно, а попеременно (кроме последнего прохода), что увеличивает стойкость резца 9,от состояния которого зависит точность нарезаемой резьбы и производительность обработки, 1834758 10Блок управления 40 управляет скоростью и коммутацией фаз шаговых двигателей 19 и 28 последовательно по двумкоординатам, что обеспечивает позиционирование режущего инструмента 10 в зависимости от выбранной схемы нареэаниярезьбы. Использование программируемогоблока управления 40 позволяет осуществить коррекционное перемещение резца 10с целью компенсации погрешности нарезаемой резьбы по шагу и среднему диаметруиз-за погрешностей изготовления винтовойпары в кинематицескай цепи станка или упругих деформаций технологической системы под действием сил резания, приводящихк искажению формы образуемой поверхности,Одновременное использование двухрезцов различной формы обеспечивает рациональное распределение нагрузки междурезцами с целью повышения стойкости резца 9, обеспечивающего точность профиля идиаметральных размеров нарезаемой резьбы. общее число проходов при нарезаниирезьбы сокращается, что обеспечивает повышение производительности резьбонареэания,Применение микропроцессорного управления перемещениями дополнительного резцедержателя 1 позволяет задаватьлюбой закон движения резца 10 независимо от перемещения резца 9, учитывает отвод резца 9 после каждого прохода от. детали, Это создает возможность уменьшить нагрузку на основной резец 9, особенно на последних проходах, что увеличиваетстойкость резца. Увеличение стойкости резца снижает себестоимость операции реэьботочения.Фо рмул а и э обре те н и я1, Устройство для двустороннею нарезания резьбы на токарно-винторезном станке, содержащее станину, закрепленные напоперечных салазках станка основной реэцедержатель и основание с направляющими, на которых установлен суппорт сдополнительным резцедержателем и механизмом его радиального перемещения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расши 10 15 ленными на поперечных салазках и предназначенными для попеременного 20 25 40 45 30 35 рения технологических возможностей путем использования различных схем реэьбонарезания и повышения качества резьбы,устройство снабжено установленным на основании с возможностью продольного перемещения клиновым копиром радиального перемещения суппорта с приводом, а также установленным на суппорте с возможностью радиального перемещения клиновым копиром продольного перемещения дополнительного резцедержателя с приводом, блоком управления, электрически связанным с приводами обоих клиновых копиров,двумя регулируемыми упорами, установвзаимодействия с введенными в устройство и закрепленными на станине пневматическими переключателями, продольными направляющими, установленными на суппорте и предназначенными для перемещения по ним дополнительного резцедержателя, механизмом продольного перемещения дополнительного резцедержателя, выполненным в виде пневмоцилиндра, корпус которого жестко закреплен на суппорте, а на жестко связанном с дополнительным резцедержателем штоке установлен введенный в устройство упор, предназначенный для взаимодействия с клиновым копиром продольного перемещения дополнительного резцедержателя, при этом механизм радиального перемещения суппорта выполнен в виде пневмоцилиндра. корпус которого жестко закреплен на основании, а на жестко связанном с суппортом штоке установлен введенный в устройство упор, предназначенный для взаимодействия с клиновым копиром поперечного перемещения суппорта, причем оба пневмоцилиндра посредством введенных в устройство трубопроводов связаны с пневматическими переключателями,2. Устройство по п.1, отл ич а ющеес я тем, что в надпоршневую полость пневмоцилиндра механизма продольного перемещения дополнительного реэцедержателя введена пружина сжатия, 18347581834758 9 Ьг Составитель И,МаслениковТехред М,Моргентал Корректор Л.Пилипенк дактор ственно-издательский комбинат "Петен Про жгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 2698 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитетапо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5