Способ чистовой обработки поршней и аналогичных деталей и станок для его осуществления

(51) Е ИЗСБР ТЕНИЯ К ПАТЕ 1 Т ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Дзе Кросс Компани (ОЯ)(56) Авторское свидетельство СССРМт 1227375, кл. В 23 С 3/32, В 24 В 19/02,1984.(54) СПОСОБ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИПОРШНЕЙ И АНАЛОГИЧНЫХДЕТАЛЕЙ ИСТАНОК ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Предлагается способ чистовой обработки поршней и аналогичных деталей из отливок, прошедших черновую обработку влитейном цехе, за один установ детали, и Изобретение касается способа и станка для чистовой обработки поршней и аналогичных деталей и, в частности, способа и станка для чистовой обработки поршней за один установ детали.Целью изобретения является повышение точности обработки эа счет повышения точности расположения отверстия в поршне под поршневой. палец относительно обрабатывающих узлов при невращающемся поршне,На фиг.1 показан вид сбоку детали, например, поршня и конец режущего инстру-, мента; на фиг.2 - сечение, выполненное по линии 2 - 2 на фиг.1; нафиг,З - вид сверху станка настоящего изобретения, силовой.Й 2 183475 О Аэ 23 В 5/ 24 станок для его осуществления, обеспечивают повышение 1 точности и производительности. Расточный модуль и модуль токарной обработки станка смонтированы на главной станине, а модуль нарезания канавок установлен на силовом столе. Указанные модули пооизводят автоматически нарезание канавок под поршневые кольца, обточку поверхности сложной формы юбки и растачивание отверстия под поршневой палец в заданной технологической последовательности. Поршневая заготовка устанавливается для вращения на передней и задней бабках. Последние установлены на силовом столе, который подвижно смонтирован на главной станине для перемещения в рабочую позицию отн сительно растачивающего и обтачивающего модулей в заданной последовательности. 2 с. и 4 з,п.ф-лы, 7 ил.стол которого показан в двух крайних положениях относительно главной станины пунктирными линиями; на фиг,4 - вид сбоку станка, представленного на фиг.З; на фиг.5 - вид станка с конца со снятым обтачивающим модулем, за исключением его основания; на фиг.б- вид с конца, показывающий два положения двух нарезающих канавки инструментов, установленных на общих салазках; на фиг.7 - показана схема выполняемых операций на станке, представленном на фиГ.3-6, для чистовой обработки поршня.На фиг,1 показана заготовка, например, прошедший черновую обработку в литейном цехе поршень 1, который прошел чистовую обработку, с использованием способа истанка настоящего изобретения. Под "чистовой" обработкой подразумевается, что в поршне 1 проточены канавки 2, расточено отверстие 3 под поршневой палец о поршне 1 и обточена сложная поверхность юбки 4 поршня 1, при этом проведены черновая и чистооая обточки, с целью получения детали, отвечающей требованиям чертежа. Между канавками 2, а также между самой нижней канавкой 2 и днищем поршня 5 образуются буртики 6.Как показано на фиг.2, поршень 1 вращается вокруг оси 7 и располагается относительно вершины резца 8 для обточки сложной формы юбки поршня.На 4 иг.З - 5 показан станок 9, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, предназначенный для чистовой обработки поршней и аналогичных деталей, как поршень 1. Станок 9 содержит составную гранитную или чугунную станину 10, установленную ца опорах 11 для выравнивания станины 10, Последняя обеспечивает демпфирование станка 9 и его термическую стабильность, Как показано на фиг.5, в станине выполнены желоба 12 для отвода СОЖ и стружки с одного конца станины.Как показано на фиг.З, токарный модуль 13 установлен на станине 10, Модуль 13 содержит режущий инструмент 8 для обточки юбки поршня 1 в позиции 14 токарной обработки. Режущий инструмент 8 установлен на каретке 15, перемещающейся относительно опорного элемента 16 с помощью линейного двигателя 17. В качестве альтернативы привод может быть гидравлическим, Каретка 15 перемещается с помощью двигателя 17 между позициями: исходным, получистовой и чистовой обточки, Токарный модуль 13 дополняет возможности сложной токарной обработки поршня 1 с управлением от ЧПУ типа СПС.На станине 10 смонтирован также расточной модуль 18. Последний содержит расточный инструмент 19 для растачивания отверстия 20 в поршне 1 под поршневой палец. как показано пунктирными линиями, Отверстие 20 может ил 1 еть прямолинейную или коническую форму и его растаивание производится расточным инструментом 19, когда поршень 1 устанавливается о позицию растачивания 21.Приводной двигатель 22 приводит в действие расточный инструмент 19 через шпиндель 23. Путем качания шпинделя 23 обеспечивается получение элиптического отверстия, Приводной двигатель и его шпиндель 23 установлены на салазках 24 для перемещения в одном из выбранных направлений, обозначенных стрелками 25.5 10 15 Расточцые салазки 24 перемещаются ца подшипниках (не показаны) по основанию 26. Салазки 24 перемещаются с помощью ходового вала (це показан), приводящегося в действие безщеточцым сероодвигателем 27, С другой стороны, привод может быть гидравлическим. Расточные салазки 24 могут перемещаться между исходным расточцым положением и одной или несколькими расточньпли позициями для рдстачивания отверстия 20 под поршневой палец в поршне 1.Кроме того, вертикальное положеие расточного шпинделя 23 предпочтительно делается регулируемым.Модуль нарезания канавок 28 установлен на главных салазках 29, которые о свою очередь перемещаются на станине 10 с помощью роликовых подшипников 30, как показано на фиг.5, Салазки 29 перемещаются20 с помощью безщеточного сероодвигателя31 и ходового вала 32 между первым и вторым крайними положениями 33 и 34, какпоказано пунктирными линиял 1 и на фиг.З,Станок 9 содержит переднюю 35 и за 25 днюю 36 бабки, смонтированные ца салазках 29 для перемещения вместе с ними.Передняя и задняя бабки 35 и 36 вздимодействуют для удержания поршня 1 и его вращения вокруг горизонтальной оси 7, Кроме30 того, передняя и задняя бабки 35 и 36 поддерживаэт вращение поршня 1 вокруг оси7 во время всего процесса перемещениясалазок 29 (т.е. между крайними положениями 33 и 34)35 Передняя бабка 35 содержит обычныйпатрон 37 и шпиндель 38, которые вращаются обычным образом с помощью безщеточного серводвигателя 39 черезшкиооременную передачу 40,40 Задняя бабка 36 содержит шпиндель 41или собственно бабку, смонтированную цасалазках 42. Шпиндель 41 взаимодействуетсо шпинделем 38 для вращения поршня 1между ними обычным способом,45 Запорный механизм, содержащий запор 43 передней бабки и запор 44 заднейбабки, предназначен для гарантированиярадиального допуска отверстия 20 под поршневой палец относительно сложной фор 50 мы юбки 4. Запор 43 передней бабки имеетпнеомопривод, под действием которого запирающий элемент (не показан) перемещается во взгимодействие с плоской частьюшпинделя 38. Запор 44 задней бабки также55 снабжен пневмоприводом, под действиемкоторого шпонка(не показана) вводится ошпоночный паэ (не показан), выполненныйв шпинделе 41. Наличие запирающих устройств обеспечивает также правильнуюориентацию узлов 35 и 36 при загрузке и1834750 5 салазок 54. Это осуществляется в тот же шарикового ходового винта 57, привадимоого в действие беэщеточным сероадоигателем 58 через шкивоременную передачу 59.Однако, может использоваться гидравлический привод, снабженный кодирующим устройством, установленным на салазках.Салазки 54 подвижно установлены на подшипниках (не показаны) на двигателе 58,Салазки 52 перемещаются аналогичным абра"ом,50 цехе, как например, поршень 1, автоматически загружается в станок 9 в позиции загрузки 61, как показана на рис.3 с помолцью . выгрузке поршней, Угловое положение шпинделя 38 обеспечивается кодирующим устройством 45, работающим от системы управления (не показана).Салазки 42 задней бабки перемещаются в одно из двух направлений, обозначенных стрелками 46, под действием вращающегося шарикового ходового винта 47. Последний приводится в действие с помощью безщеточного сервадвигателя 48 через шкиооременную передачу 49 обычным способом. Двигатель 48, а также осе ранее упоминавшиеся аналогичные двигатели работают под управлением системы ЧПУ типа СПС, И, наоборот, привод может быть гидравлическим. Модуль нарезания канавок 28 содержит два инструмента 50 и 51, как показана на рис.б. Инструмент 50 обтачивает начерно кольцевые канавки снизу поршня 1, а инструмент 51 производит чистовую обработку кольцевых канавок с боков. Оба инструмента 50 и 51 установлены на салазках 52 для перемещения о одном иэ выбранных направлений, обозначенных стрелками 53. В свою очередь салазки 52 установлены на дополнительных салазках 54 для перемещения о выбранном одном из направлений, обозначенных стрелками 55. Таким образом, нареэающие канавки инструменты 50 и 51 могут нарезать канавки в поршне 1 о позиции 56 с целью получения конических канавок благодаря синхронному перемещению салазок 54 и 52. Салазки 54 перемещаются с помощью На фиг,7 пОказана последовательность операций, выполняемых в соответствии со способом настоящего изобретения, который осуществляется на станке 9.Работа станка,Операция 60-заготовка, прошедшаячерновую обработку после литья в литейном автоматического загрузочного устройство, обеспечивающего правильную радиальную орие;тацию отверстия под поршневой палец с целью гарантирования правильной обработки поршня 1,Операция 62 - поршень 1 эажимается между бабкой 36 и шпинделем 41 под действием вращающегося шарикового хода винта 47.Операция 63 - главные салазки первмещаются до тех пор, пока поршень 1 не будет точно установлен в позицию растачивания 21.Операция 64 - расточные салазки 24 перемещаются из своего исходного положе-. ния о рабочее положение для растачивания отверстия 20 в поршне 1.Операция 65 - расточные салазки 24 отводятся обратно в их исходное положение. Операция 66 - запирающие устройства передней и задней бабок 43 и 44 соответственна, которые ранее были о запертом положении, теперь отпираются,Операция 67 - поршень 1 вращается между шпинделем 41 и патроном 37 вокруг горизонтальной оси 7.Операция 68 - главные салазки 29 быстро подводятся в позицию обточки 14 вдоль горизонтальной оси 7 под действием двигателя 31 через шариковый ходовой винт 32,Операция 69 - пад действие линейного двигателя 17 каретка 15 подводит режущий инструмент 14 о позицию получистооой обработки.Операция 70 - осуществляется черновое нарезание канавок в поршне 1 с помощью инструмента 50 после подвода момент, когда производится получистовая обработка. После завершения получистооой, обточки юбки поршня 1 и завершения чернового нареэания канавок салазки 29 перемещают поршень 1 из позиции 14.Операция 71 - токарный модуль 13 перемещается в позицию чистовой обработки.Операция 72 - инструмент 51 производит чистовую обработку канавок в поршне 1. Операция 73 - салазки 29 отводятся назад для перемещения поршня 1 обратно в позицию 14, тогда как салазки 54 отводятся в их исходное положение, Операция 74 - производится чистовая обработка юбки. Кроме того, поршень 1 разжимается в патроне 37, благодаря чему может производиться чистовая обточка кольцевых буртикоо 6,Операция 75 - токарный модуль 13 отводится в исходное положение.Операция 76. - салазки 29 перемещаются в позицию разгрузки, а передняя бабка 35 прекращает вращать поршень 1.Операция 77- запорный механизм снова запирается.10 15 25 30 35 40 50 Операция 78 - поршень 1 разжимается, если он был ранее зажат, под действием обратного вращения шарикового ходового винта 47 с целью отвода шпинделя 41 от патрона 37.Операция 79 - поршень 1 автоматически раэгружается также, как и загружался,Станок 9 предназначен для совместной работы с контрольным устройством, располагающимся рядом со станком. Контрольное устройство проверяет наружный диаметр поршня, размер отверстия под поршневой палец и автоматически подает данные в систему управления (Не показана) станка 9.Способ и станок настоящего изобретения обладают рядом преимуществ. Так например, зависимость размеров между юбкой 4 и поршня 1, отверстием 3 в поршне 1 и канавками 2 сохраняется относительно постоянной и сводя до минимума повышение допусков, Кроме того, станок занимает небольшую площадь и может быть легко перемещен в любое другое место в зависимости от требований производства. Более того, различные обтачивающие; растачивающие и нареэающие канавки модули 13, 18 и 28 соответственно могут добавляться или сниматься, или занимать различные положения на станине 10 или салазках 29, повышая гибкость станка. Станина 10 и салазки 29 обеспечивают хорошие демпфирующие характеристики, а также термическую устойчивость во время обработки поршня 1 и его перемещения между различными позициял 1 и обработки вдоль горизонтальной оси 7, Кроме того, благодаря ограниченным перемещением поршня вдоль горизонтальной оси 7, уменьшается оперативное время. Формула изобретения 1. Способ чистовой обработки поршней и аналогичных деталей, согласно которому загружают обработанный предварительно поршень и фиксируют его при заданной радиальной ориентации отверстия под поршневой палец, предназначенной для обеспечения заданной станочной обработки поршня в первом положении, зажимают предварительно обработанный поршеньотносительно горизонтальной оси и перемещают поршень во второе положение, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности обработки, во втором положении осуществляют расточку отверстия в поршне под поршневой палец, расфиксируют его в радиальном направлении и перемещают поршень в третье положение, в котором вращают его вокруг горизонтальной оси,осуществляют получистовую обработку юбки обтачиванием и одновременно начерно прорезают канавку, после чего перемещают поршень о четвертое положение, в котором осуществляют чистовую обточку и чистовое прореэание канавки, а затем перемещают его в третье положение, где разжимают поршень и выгружают его.2. Станок для чистовой обработки поршней и аналогичных деталей, содержащее главную станину, токарный модуль, включающий токарный резец, установленный с возможносгью перемещения в исходную позицию обточки и из нее и предназначенный для обработки по крайней мере юбки поршня, вторую станину, смонтированную с возможностью перемещения по первой станине, причем одна из станин предназначена для размещения модуля нарезания канавок, включающего по крайней мере один нарезающий канавку инструмент, установленный с возможностью перемещения в исходное положение нарезания канавки и из него, заднюю и переднюю бабки, предназначенные для зажима поршня и его вращения вокруг горизонтальной оси, привод перемещения второй станины относительно главной в направлении, параллельном горизонтальной оси, причем передняя и задняя бабки смонтированы на второй станине, а токарный модуль смонтирован на главной станине и предназначен для установки поршня между задней и передней бабками в позиции обточки и удержании его вдоль горизонтальной оси в течение относительного перемещения и обработки, при этом токарный резец смонтирован на каретке с возможностью перемещения вместе с ней в исходное положение обточки и из него поперек горизонтальной оси, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности обработки за счет повышения точности расположения отверстия в поршне под поршневой палец относительно обрабатывающих узлов при невращающемся поршне, станок снабжен зэпорными механизмами, установленньл 1 и на задней и передней бабках и предназначенными для их блокировки и деблокировки в заданном радиальном положении относительно горизонтальной.оси.3. Станок по п.2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что модуль нарезания канавок снабжен вторым инструментом, предназначенным для нарезания канавки и установленным с возможностью перемещения между исходными положениями нарезания канавки.4. Станок по п.3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что первый и второй инструменты для нарезания канавок установленына однил, поперечных салазках с возможностью перемещения вместе с ними.5. Станок по п 4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что модуль нарезания канавок снабжен . вторыми поперечными салазками, смонти рованными на основных и с возможностью перемещения,б. Станок по п 2, отл и ч а а щи й с я тем, что модули обточки и нарезания канавок смонтированы на противоположных сторонах горизонтальной оси, а токарный резец предназначен для обтачивания участка перемычек поршня между канавками,1834750 ДЬР 7 Составитель М,ЛопацинскийТехред М.Моргентал Корректор Н.Король Редак Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аз 2697 Тираж ВНИИПИ Государственного коми 1 ета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС