Устройство для ультразвукового упрочнения зубчатых колес

(Я)5 В 21 Н 5/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 44 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 1333462, кл. В 21 Н 5/02,08;04.86.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГОУПРОЧНЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС(5) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для обработки зубчатыхколес, Цель изобретения - повышениепроизводительности за счет обеспечения непрерывности процесса обработкизубчатых колес. Обрабатываемые зубчатые колеса 18 с помощью загрузочного устройства подаются на рабочиепозиции планшайбы 11 и устанавливаются на оправки 17. Благодаря вращению планшайбы 11 зубчатые колеса18 совершают планетарные движения обката относительно инструмента, выполненного в виде зубчатого колеса,которому магнитострикционный преоб1558543 разователь сообщает колебания ультра-звуковой частоты. В процессе обкатки зубчатых колес 18 относительно инструмента происходит обработка впади 5 ны между зубьями, а также вследствие возвратно-вращательного движения инструмента, осуществляемогорксцентриковым механизмом, - обработка обоих профилей каждого зуба. Необходимые 10 для осуществления ультразвуковой обработки усилия в зацеплении обеспечиваются имеющимся на каждой рабочей позиции тормозным устройством. Все Изобретение относится к обработкеметаллов давлением и может быть использовано для обработки зубчатыхколес,Цель изобретения - повышение производительности за счет обеспечениянепрерывности процесса обработки. 25На фиг. 1 изображена схема установки;на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг,З - разрез А-А на Фиг.1;на Фиг.4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 -разрез В-В на фиг.З; на Фиг.б - разрез Г-Г.на Фиг.2; на фиг7 - разрезД-Д на фиг.2, на фиг.8 - разрез Е-Ена фиг,2; на фиг,9 - разрез Ж-Ж нафиг,7,Установка собрана на основании 1,35к которому с помощью скалок 2 крепится плита 3, На плите 3 смонтированна подшипниках 4 качения корпус 5,на котором установлена гайка Ь, сообщающая поступательные перемещениягильзе 7. В последней смонтированмагнитострикционный преобразователь8, электрически связанный с ультразвуковым генератором 9. На торце магнитострикционного преобразователя 8 45закреплен инструмент 10 в виде косозубого или прямозубого зубчатого колеса внешнего зацепления, На основании 1 соосно инструменту 10 установлена вращающаяся планшайба 11, на которой установлены направляющие 12 качения, обеспечивающие радиальные относительно инструмента 10 перемещения смонтированных в них кареток 13,На каретках 13 установлены качалки 14,имеющие цилиндрические основания д,в которых установлены корпуса 15,жестко связанные с пластинами 16.В корпусах 15 с возможностью вращерабочие движения осуществляются отпривода, требуемая последовательностьрабочих операций автоматически обеспечивается двумя кулачковыми механизмами, входящими в устройство. Обработанные зубчатые колеса 18 снимаютсяс рабочих позиций планшайбы разгрузочным устройством. Загрузочное и разгрузочное устройства могут изменятьсвое положение относительно планшайбы 11. Это позволяет производить обработку зубчатых колес в полуавтоматическом режиме. 7 з,п, ф-лы, 9 ил,ния относительно собственной оси установлены имеющие продольные пазы Боправки 17, способные также перемещаться вдоль своих осей. На оправках17 установлены обрабатываемые зубчатые колеса 18 с установленными в резьбовых отверстиях их ступиц установочными винтами Ь, взаимодействующимис продольными пазами 6 оправок 17, Накачалках 14 установлены также упоры19. Оправки 17 посредством ступицкинематически связаны с рычагами 20,свободно сидящими на валах-шестернях21 и связанных пружинами 22 крученияи рычагами 23, жестко закрепленнымина валах-шестернях 21, сопряженныхс рейками-толкателями 24, прижимаемыми к неподвижному плоскому кулачку 25 пластинчатыми пружинами 26.Валы-шестерни 21 и толкатели 24 соб.=раны в корпусах 27, имеющих воэмож-.ность вращаться в смонтированных наплитах 16 щеках 28, Между основаниями корпусов 15 и пластинами 16 на оправках 17 установлены зубчатые колеса 29, кинематически связанные с оправками 17 и шестернями 30, установленными на валах тормозных электромагнитных муфт 31, закрепленных на пластинах .16, Вместо тормозных электромагнитных муфт в установке могут бытьиспользованы обратимые электрическиемашины постоянного тока. В этом случае они запутываются через специальные электронные устройства 32, обеспечивающее .постоянство момента навалах при работе как в режима генератора, так и в режиме двигателя. Ка"ретки 13 подпружинены в направлениисвоих перемещений пружинами 33 сжатия,а их ход в радиальном относительноинструмента 10 направлении определяется роликами 34, кинематически связанными с кулачком 35, который конструктивно может быть совмещен с токосъемникбм 36, осуществляющим токо 5подвод к электромагнитным муфтам 31.Вращение планшайбе 11 сообщается электродвигателем 37 через расположеннуюв пустотелом основании зубчатую передачу 38, включающую и зубчатое колесоустановленное на планшайбе 11 Сзубчатым колесомнаходятся в зацеп-лении зубчатые колеса 39 и 40 передач,передающие вращение соответственно навалы 4 1 и 42, а также зубчатое колесо 43, установленное на валу 44. Навалах 41 и 42 во втулках 45 с пазамие установлены рычаги 46 с захватами47, связанными пружиной 48. На рычагах 46 установлены ролики 49, взаимодействующие с неподвижными кулачками50, обеспечивающими требуемые осевыеперемещения, рычагов 46, В полостяхрычагов 46, установленных на валу 42 25разгрузочного устройства, расположены жестко связанные с валом 42 стержни 51. На валу 44 установлен эксцентрик 52, кинематически связанный скорпусом 5. Подвергаемые обработкезубчатые колеса 18 определенным образом ориентируются обслуживающимперсоналом и устанавливаются в исходное положение на подставке 53,Кулачки 25 и 35 могут быть установлены на основании 1 неподвижно,- а могут быть смонтированы на валу 54, установленном в подшипниках 55 и связанном с зубчатым колесом у зубчатойпередачей 56. Корпуса 5, в которыхустановлены валы 4 1 и 42, смонтированы на направляющих салазок 58,в свою очередь установленных на направляющих ж основания 1.Устройство работает следующим образом.Включением ультразвукового генератора 8 инструменту 10 сообщаютсячерез магнитострикцианный преобразо.ватель 8 колебания ультразвуковой50частоты. Одновременно на электромагнитных муфтах 31 создается требуемый тормозной момент. После включенияэлектродвигателя 37 планшайбе 11,валам 41, 42 и 44 через зубчатую передачу 38 сообщается согласованноевращательное движение вокруг собственных осей. После этого обслуживающнм устройство персоналом ориентированное определенным образом зубчатое колесо 18 устанавливается в исходное положение на подставке 53. Один из рычагов 46, установленных на валу 41 загрузочного устройства, путем совмещения вращательного движения с осевым перемещением от оси вала 4 1 благодаря взаимодействию ролика 49 с кулачком 50 захватывает с помощью захватов 47 зубчатое колесо 18 и транспортирует его в рабочую позицию на одной из кареток 13.Совмещение осей оправки 17 и обрабатываемого зубчатого колеса 18 достигается в результате комбинации вращательного движения и радиального относительно оси вала 4 1 перемещения (осуществляемого с помощью ролика 49 и кулачка 50) рычага 46. Одновременно с этим оправка 17 перемещается в верхнее положение, прижимая обрабатываемое зубчатое колесо 18 к упору 19 благодаря вертикальному перемещению толкателя 24, сообщаемому ему кулачкам 25, вследствие чего зубчатая рейка толкателя 24 поворачивает вал-шестерню 21 и вместе с ней рычаг 23.и связанный с ним пружиной 22 кручения рычаг 20. При этом установочный вчнт О ориентированного зу 5 чатаго колеса 18 попадает в паз Б оправки 17. Валшестерня 21 под действием талкателя 24 продолжает поворачиваться и после того, как зубчатое колеса 18 дойдет до упора 19, при этом пружина 22 кручения закручивается. на определенный угол, обеспечивая определенное усилие прижатия колеса 18 к упору 19. Все эти операции выполняются при непрерывном вращении планшайбы 11. После установки обрабатываемых зубчатых колес 18 в рабочую позицию карет". ки 13 благодаря взаимодействию ролика 34 с кулачком 35 под действием пруяжны 33 перемещаются в радиальном относительно инструмента 10 направлении до тех пор, пока впадина обрабатываемого зубчатого колеса 18 не войдет в контакт с определенным образом профилированной вершиной зуба инструмента 10. При этом пружина 33 обеспечивает необходимое статическое усилие для обработки ультразвуком впадин зубчатого колеса 18.После того, как зубья обрабатываемого зубчатого колеса 18 войдут в зацепление с зубьями инструмента 10, зубчатые колеса 18 начнут совершатьпланетарное движение относительно ин-. струмента 10. Вследствие того, что муфта 31 через сопряженные зубчатые колеса 29 и 30 создает на оправке 17 тормозной момент, при планетарном5 движении зубчатых колес 18 возникает необходимое для ультразвук 11 вой обработки профилей статическое усилие прижатия зуба обрабатываемого зубчатого колеса к зубу инструмента. Противоположные стороны профилей зубьев зубчатых колес 18 будут обрабатываться благодаря возвратно-вращательным движениям вокруг своей оси инструмента 10, которые он совершает совместно с корпусом 5, связанным с эксцентриком 52. Требуемое положение по высоте инструмента 10 относительно зубчатых колес 18 устанавливается с помощью гайки 6. Зацепление зубчатых колес 18 с инструментом 10 продолжается до полной обработки профилей всех зубьев, после чего вследствие взаимодействия ролика. 34 с кулачком 25 35 каретка 13 перемещается, поджимая пружину 33 в радиальном относительно инструмента 10 направлении, выводя зубчатое колесо 18 иэ зацепления с инструментом 10. 30В это время один из рычагов 46, установленных на валу 42 разгрузочного устройства, в результате слож: ного комбинированного движении, состоящего из вертикального относительно вала 42 и поступательного вдоль собственной оси, захватывает обрабатываемое зубчатое колесо 18, причем оправка 17 благодаря соответствующему профилю кулачка 25 под действием пру О жины 26, осуществляемым через валшестерню 21, рычаги 20 и 23, опускается в нижнее положение, освобождая зубчатое колесо 18, которое транспортируется рычагом 46 разгрузочного устройства в положение выгрузки. В этом положении рычаг 46 получает от кулачка 50 через ролик 49 осевое перемещение по направлению к оси вала 42, вследствие чего стержень 51 выталкивает зубчатое колесо 18 из захватов 47, Вследствие непрерывного вращения двигателя 37 процесс установки обрабатываемых зубчатых колес 18 на соответствующих каретках 13, обработки этих колес ультразвуком и выгрузки их происходит непрерывно до тех пор, пока не будет обработана вся партия зубчатых колес. 8В случае обработки ультразвуком прямозубых зубчатых колес 18 косозубым инструментом 10 или косозубого зубчатого колеса 18 прямозубым.инструментом 10 качалки 14 устанавливаются в соответствующее положение, обеспечивающее требуемый наклон оправки 17 с зубчатым колесом 18 (центр поворота качалки 14 находится в точке . пересечения плоскости симметрии венца зубчатого колеса 18 с осью оправки 17). Описанная выше кинематика всего устройства сохранится, так как в этом случае корпус 27 совершит поворот в щеках 28 и снова может быть зафиксирован в требуемом положении, например, двумя болтами.Если валу 54 сообщить с помощью зубчатой передачи 56 вращение в направлении, совпадающем с направлением вращения планшайбы 11, то в зависимости от передаточного числа передачи 56 загрузка и выгрузка зубчатых колес 18 будет происходить не за каждый оборот планшайбы 11, как в случае неподвижных кулачков 25 и 35, а эа два,:четыре и т.д, оборота, что позволит устанавливать при обработке зубчатых колес 18 оптимальное число рабочих проходов.При переходе от обработки зубчатых колес 18 одного типоразмера к зубчатым колесам другого типоразмера валы 4 1 и 42 в результате перемещения салазок 58 и корпусов 57,могут быть установлены в требуемое положение.При использовании для создания необходимого статического усилия в зацеплении зубчатых колес 18 с инструментом 10 электрических машин постоянного тока инструменту 10 можно не сообщать колебательных движений вокруг его оси, но при этом электрическая машина попеременно работает в режимах Генератор" и Двигатель".Использование предлагаемого устройства позволит повысить ресурс зубчатых колес и в конечном счете получить экономический эффект в размере 6 тыс,руб.формула изобретения.1. Устройство для ультразвукового упрочнения зубчатых колес, содержащее инструмент в виде цилиндрического зубчатого колеса внешнего зацепления, установленные с возможностьюосевого и радиального перемещения относительно оси инструмента вращающиеся корпуса, в каждом из которыхравмещена оправка под зубчатые колеса, планшайбу, установленную с воз"5можностью вращения вокруг своей оси,механизмы синхронизации, фиксации иреверса корпусов оправок, механизмнагружения, преобразователь колебаний инструмента, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышенияпроизводительности за счет обеспечения непрерывности процесса обработки,оно снабжено загрузочным и разгрузочным приспособлениями, выполненнымив виде кинематически связанных спланшайбой вертикальных валов и установленных на них рычагов с подпружиненными захватами, причем рычаги кине,матически связаны с оправками, а впланшайбе выполнены отверстия дляразмещения в них и соосно с ним кор- .пусов с оправками, причем инструментрасположен соосно с планшайбой, а 25оправки установлены с возможностьювращения вокруг собственной оси исвязаны с механизмом нагружения,2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, оно снабжено кулачковым механизмом, связаннымс корпусами, плоским кулачковым механизмом,.толкателем, реечной передафчей и рычагом, причем последний связан с оправкой.3. Устройство по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения технологических возмож-.ностей за счет расширения диапазона типоразмеров обрабатываемых зубчатых колес, корпуса оправок выполнены с возможностью поворота относительно горизонтальной оси..4, Устройство по пп,1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей за счет обеспечения обработки обеих сторон профиля обрабатываемых зубьев, оно снабжено кривошипным механизмом с эксцентриком, кинематически связанным с планшайбой.5. Устройство по пп,1-4, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что механизм нагружения выполнен в виде электрической машины постоянного тока.6. Устройство по пп.1-5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено неподвижными кулачками и стержнями, связанными с рычагами с захватами, установленными с возможностью радиальных относительно вертикальных валов перемещений, а стержни жестко связаны с валама.7. Устройство по пп.1-6, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что корпус оправок радиального перемещения размещен в планшайбе, а корпус оправок осевого перемещения - в корпусе уст.-, ройства. 8. Устроиство по пп.1-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технических воэможностей, вертикальные валы загрузочного и разгрузочного устройств установлены с возможностью перемещенияв двух взаимно перпендикулярных плоскостях.1558543 гУ оловаКорректор С.Шек Заказ 798 Тираж 458ВНИИПИ Государственного комитета по из при ГКНТ СС113035, Москва, Ж,нат "Патент" род, ул. Гагарин о-издательский оизводс Составитель Ж.едактор Е.Папп .Техред М,Дидык Подписноеобретениям и открытиямРаушская наб., д. 4/5