устройство для обработки циклоидальных поверхностей

Формула изобретения

Устройство для обработки циклоидальных поверхностей деталей, содержащее инструментальную бабку, бабку изделия с расположенными в ней механизмом привода шпинделя изделия, механизмом установки обрабатываемой поверхности по нормали к режущей кромке инструмента и механизмом коррекции обрабатываемой поверхности изделия, отличающееся тем, что механизм привода шпинделя изделия выполнен в виде кинематически связанного с приводом устройства вала, в эксцентричной расточке которого установлен с возможностью покачивания введенный в устройство промежуточный вал, внутри которого эксцентрично расположен шпиндель изделия, связанный с приводом устройства карданно-шлицевой передачи, механизм установки обрабатываемой поверхности по нормали к режущей кромке инструмента выполнен в виде расположенной в бабке изделия кулисы с двумя пазами и установленного на торце промежуточного вала шипа, предназначенного для взаимодействия с одним из пазов кулисы, а механизм коррекции обрабатываемой поверхности выполнен в виде кинематически связанного с приводом устройства кривошипа и ползуна, шарнирно установленного на последнем с возможностью взаимодействия с вторым пазом кулисы, при этом устройство снабжено механизмами неравномерного вращения шпинделя, каждый из которых состоит из ведущего вала с кривошипом, несущим установленный с возможностью перемещения вдоль него палец, и расположенного эксцентрично относительно ведущего ведомого вала, несущего планшайбу с пазом для размещения вышеуказанного пальца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено при производстве роторно-поршневых двигателей, гидромоторов, компрессоров и кулачков.

Известно устройство для обработки циклоидальных поверхностей, содержащее инструментальную бабку изделия с расположенным в ней механизмом привода шпинделя изделия, механизмом коррекции обрабатываемой поверхности изделия и механизмом установки обрабатываемой поверхности по нормали к режущей кромке инструмента.

Недостатками данного устройства являются невозможность увеличения частоты колебаний изделия (скорости резания), а также невозможность обработки циклоидальных поверхностей с малым эксцентриситетом, так как конструктивно сложно расположить шпиндель изделия на небольшом расстоянии от приводного вала.

Задача, которую решает данное изобретение заключается в создании устройства для обработки циклоидальных поверхностей, которое позволяет с высокой точностью и производительностью обрабатывать коррегированные циклоидальные поверхности с любым эксцентриситетом, используя при этом широкий диапазон режущих инструментов (шлифовальный круг, фреза, резец).

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для обработки циклоидальных поверхностей, содержащем инструментальную бабку изделия с расположенными в ней механизмом привода шпинделя изделия, механизмом установки обрабатываемой поверхности по нормали к режущей кромке инструмента и механизмом коррекции обрабатываемой поверхности изделия, механизмом привода шпинделя изделия выполнены в виде кинематически связанного с приводом устройства вала, в эксцентричной расточке которого установлен с возможностью качания введенный в устройство промежуточный вал, внутри которого эксцентрично расположен шпиндель изделия, связанный с приводом устройства карданно-шлицевой передачей, механизм установки обрабатываемой поверхности по нормали к режущей кромке инструмента выполнен в виде расположенной в бабке изделия кулисы с двумя пазами и установленного на торце промежуточного вала шипа, предназначенного для взаимодействия с одним из пазов кулисы, а механизм коррекции обрабатываемой поверхности выполнен в виде кинематически с приводом устройства кривошипа и ползуна, шарнирно установленного на последнем с возможностью взаимодействия со вторым пазом кулисы, при этом устройство снабжено механизмами, неравномерного вращения шпинделя, каждый из которых состоит из ведущего вала с кривошипом, несущим установленный с возможностью перемещения вдоль него палец, и расположенного эксцентрично относительно ведущего ведомого вала, несущего планшайбу с пазом для размещения вышеуказанного пальца.

Техническим результатом изобретения является компактность и повышенная жесткость шпиндельного узла и как следствие, повышение точности обработки, значительно меньшая инерционность системы, что повышает производительность обработки, а также возможность использования различного инструмента, возможность обработки коррегированных циклоидальных поверхностей с n-ветвями любого эксцентриситета.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг.2 конструкция механизма установки обрабатываемой поверхности по нормали к режущей кромке инструмента; на фиг.3 схема обеспечения постоянства углов резания в процессе обpаботки; на фиг.4 конструкция механизма неравномерного вращения шпинделя.

Устройство содержит станину 1, на которой расположены с возможностью перемещения по направляющим 2 станины 1 вдоль оси вращения изделия 3 с помощью гидроцилиндра (не показан) стол 4 с инструментальной бабкой 5 и мост 6, несущий установленную с возможностью перемещения по направляющим 7 моста 6 с помощью микровинта 8 перпендикулярно оси вращения детали 3 плиту 9, на которой установлены бабка 10 изделия и коробка скоростей 11, последняя установлена с возможностью перемещения по направляющим 12 подвижной плиты 9 с помощью микровинта 13 перпендикулярно оси вращения изделия. В корпусе 14 бабки 10 изделия смонтирован приводной вал 15 с эксцентрично расположенным в нем промежуточным валом 16. Осью вращения приводного вала 15 является оси М. Осью вращения промежуточного вала 16 является ось 0". Расстояние между осями М и 0" составляет величину "а". Внутри промежуточного вала 16 установлен шпиндель 17 с держателем 18 изделия 3. Осью шпинделя 17 является ось 0. Расстояние между осями 0" и 0 составляет величину "е". Механизм установки обрабатываемой поверхности по нормали к режущей кромке инструмента включает установленный в торцевом пазу 19 промежуточного вала 16 с возможностью переналадки вдоль паза 19 шип 20, имеющий овальное отверстие, через которое проходит хвостовая часть шпинделя 17. Осью шипа 20 является ось Р. Сборка валов проводится таким образом, что оси М, 0", 0, Р расположены в одной плоскости; оси 0" и Р расположены между осями М и 0; расстояние между осями 0" и Р равняется величине е/п. Указанный механизм содержит также расположенную в бабке 10 изделия и имеющую возможность качания в плоскости, перпендикулярной оси изделия 3 относительно закрепленной в корпусе 14 оси 21, кулису 22 с пазами 23, 24, причем паз 23 контактирует с шипом 20, а паз 324 контактирует с ползуном 25, шарнирно установленным на эксцентричной шейке приводного кривошипа 26, оставляющими механизм коррекции обрабатываемой поверхности. На валу приводного кривошипа 26 установлена подвижная шестерня 27, имеющая возможность входить в зацепление с шестерней 28, закрепленной на валу 29. Ось вала приводного кривошипа 26, ось приводного вала 15 и ось 21 расположены в одной плоскости. На валу приводного кривошипа 26 установлена зубчатая муфта 30, причем одна из составляющих ее полумуфт закреплена на корпусе 14 бабки 10 изделия, а вторая полумуфта прикpеплена к подвижной шестерне 27. На приводном валу 15 закреплена шестерня 31, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 32, закрепленной на валу 29. На конце ведомого вала 29 закреплена планшайба 33 с пазом 34, в который входит палец 35 кривошипа 36, установленного на конце ведущего вала 37. Планшайба 33 с пазом 34 и кривошип 36 с пальцем 35 составляют один механизм неравномерного вращения шпинделя 17. Шпиндель 17 связан карданно-шлицевой передачей 38 с валом 39, расположенным в имеющей возможность перемещения по направляющим 40 коробки скоростей 11 с помощью микровинта (не показаны) каретка 41 и связанным через другой механизм неравномерного вращения шпинделя 17, включающий планшайбу 42 с пазом 43 и кривошип 44 с пальцем 45, с валом 46. На валу 46 закреплена шестерня 47, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 48, закрепленной на валу 49. Также на валу 49 закреплена шестерня 50, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 51, установленной на валу 37, который получает вращение от привода 52. Инструмент (фреза, шлифовальный круг) 53 получает вращение от привода 54.

Между шпинделем 17 и приводным валом 15 устанавливается условное передаточное отношение (i n), равное числу ветвей обрабатываемой циклоиды.

Кулису 22 устанавливают без фиксации или фиксируют неподвижно относительно корпуса 14 бабки 10 изделия посредством передвижения шестерни 27 до замыкания муфты 30.

Устройство работает следующим образом.

При обработке по точной циклоиде шип 20 закрепляют в пазу 19 промежуточного вала 16 так, чтобы расстояние между осью шипа 20 и осью промежуточного вала 16 равнялось величине e/n, где n число ветвей обрабатываемой циклоидальной поверхности. Кулису 22 фиксируют относительно корпуса 14 бабки 10 изделия зубчатой муфтой 30 так, чтобы ось эксцентрикового вала приводного кривошипа 26, и ось приводного вала 15 находились в одной плоскости. Коробку скоростей 11 перемещают с помощью микровинта 13 по направляющим 12 до совпадения осей валов 37 и 29 для получения постоянной скорости вращения приводного вала 15. Каретку 41 перемещают по направляющим 40 коробки скоростей 11 до совпадения осей валов 46 и 39 для получения постоянной скорости вращения шпинделя 17. Затем стол 4 с закрепленной на нем инструментальной бабкой 5 быстро подводится к обрабатываемому изделию 3, после чего происходит перемещение стола 4 с рабочей подачей. Одновременно с переключением перемещения стола 4 на рабочую подачу включается вращение приводного вала 15 через шестерни 32 и 31, и шпинделя 17 через шестерни 51, 50, 48, 47, механизм неравномерного вращения и карданно-шлицевую передачу 38 от привода 52. При вращении приводного вала 15 центр эксцентрично расположенного в нем промежуточного вала 16 движется по окружности с радиусом, равным "а". При этом центр шипа 20 совершает возвратно-поступательное движение вдоль направляющего паза 23 неподвижной кулисы 22. Таким образом, промежуточный вал 16 совместно со шпинделем совершает возвратно-поступательное движение относительно направляющего паза 23 с одновременным покачиванием относительно оси шипа 20, то есть условного полюса зацепления Р.

Таким образом, изделие 3 совершает сложное движение относительно инструмента 53, обеспечивающее обработку при постоянстве углов резания, то есть изделие в каждый момент времени устанавливается относительно инструмента так, что он располагается по нормали к обрабатываемой поверхности.

При обработке с коррекцией профиля циклоидальной поверхности или ее эквидистант параметры t и l механизмом неравномерного вращения, обеспечивающих неравномерное вращение шпинделя 17 и приводного вала 15 отличны от нуля и определяются расчетом. Это достигается путем перемещения пальца 45 вдоль кривошипа 44 до получения нужной величины параметра l и перемещением каретки 41 по направляющим 40 до получения нужной величины параметра t. А также путем перемещения пальца 35 вдоль кривошипа 36 до получения нужной величины параметра l₁ и перемещением коробки скоростей 11 по направляющим 12 до получения нужной величины параметра t₁. Также коррекция профиля осуществляется путем изменения положения условного полюса зацепления, то есть центра шипа 20, контактирующего с пазом 23 кулисы 22, посредством качания кулисы 22 относительно неподвижной оси 21 приводным кривошипом 26 через ползун 25, установленный на эксцентричной шейке приводного кривошипа 26 и контактирующий со вторым пазом 24 кулисы 22. Кривошип 26 приводится во вращение через шестерни 27, 28 от вала 29.