устройство для изготовления профилированных стеблей сверл одностороннего резания

Формула изобретения

1. Устройство для изготовления профилированных стеблей сверл одностороннего резания, содержащее опорную раму и блок профилирования, отличающееся тем, что оно снабжено столом, установленным на опорной раме с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, и блоком правки, выполненным в виде установленного с возможностью вертикального перемещения сменного нажимного элемента и размещенных на упомянутом столе на расстоянии друг от друга по линии опорных элементов для укладки на них и перемещения профилированных трубчатых заготовок, блок профилирования выполнен в виде смонтированного на упомянутом столе или выполненного заодно с ним корпуса с размещенной в нем сменной фильерой, имеющей вертикально расположенную радиальную прорезь, соответствующую диаметру трубчатой заготовки, сменного профилирующего ролика, установленного с возможностью частичного перемещения в радиальную прорезь упомянутой фильеры, ось которой и линия установки опорных элементов, определяющая положение оси заготовки при правке, расположены параллельно и на одинаковом расстоянии от оси поворота стола, обоймы с силовым приводом ее вертикального перемещения, каретки в виде плиты с приводом ее перемещения вдоль оси протяжки трубчатой заготовки, установленной с возможностью перемещения в предусмотренных для нее направляющих опорной рамы и цангового зажима механизма захвата конца трубчатой заготовки с автономным приводом, при этом упомянутая обойма выполнена с возможностью закрепления в ней сменного нажимного элемента или шарнирного закрепления горизонтальной осью сменного профилирующего ролика в зависимости от выполняемой операции, а ось поворота упомянутого стола смещена относительно оси вертикального перемещения обоймы параллельно оси протяжки трубчатой заготовки на величину, равную расстоянию между осью поворота стола и осью фильеры.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поворот стола из одного рабочего положения в другое предусмотрен на угол 180° с его фиксацией в рабочих положениях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к оборудованию для изготовления профилированных стеблей сверл одностороннего резания, направлено на повышение эффективности оборудования, снижение капиталовложения и эксплуатационных расходов.

Известен способ изготовления профилированных стеблей сверл одностороннего резания, при котором в исходной трубчатой заготовке формируют внешнюю V-образную продольную канавку путем прокатки заготовки в закрытом калибре в приводных валках. Устройство для реализации этого способа имеет прокатную клеть с тремя группами попарно расположенных валков, вращение которых осуществляется приводом от распределительного вала. При этом схема профилирования может быть двух- или трехвалковой. Трубчатая заготовка под прокатку подается в отпущенном состоянии. Профилирование осуществляется в два прохода с реверсированием направления прокатки и дробной деформацией заготовки в каждой группе валков (см. "твердосплавные сверла одностороннего резания с внутренним подводом СОЖ. Методические рекомендации.", ВНИИИнструмент, М., 1984 г., стр. 16 - 18, рис. 12 и рис. 13).

Процесс профилирования трубчатых заготовок на таких установках является достаточно трудоемким и малопроизводительным, а сами установки сложны в конструктивном отношении и в обслуживании, имеют ограниченные технологические возможности.

Изобретение решает техническую задачу - устранить отмеченные недостатки рассмотренного известного оборудования для изготовления профилированных стеблей сверл одностороннего резания, в частности обеспечить компактность размещения всех элементов устройства, расширить его технологические возможности, механизировать процесс правки и за счет этого снизить трудоемкость процесса, повысить производительность и безопасность работ.

Решение поставленной технической задачи частично может обеспечить установка блока правки заготовок стеблей сверл на общей опорной раме устройства в одной линии с блоком профилирования при обеспечении совмещения оси протяжки заготовок с осью их перемещения при правке хотя бы на время выполнения правки. Однако при этом потребуется изменить рабочий ход силового привода перемещения каретки и общую длину опорной рамы устройства.

Устройство для изготовления профилированных стеблей сверл одностороннего резания содержит смонтированные на общей опорной раме блок профилирования, включающий корпус для размещения сменной фильеры, выполненной с радиальной прорезью по размеру диаметра трубчатой заготовки стебля сверла и установленный в корпусе с вертикальным расположением прорези, и сменный профилирующий ролик, шарнирно закрепленный горизонтальной осью в обойме, связанной с силовым приводом ее вертикального перемещения, и частично входящий в рабочем положении в радиальную прорезь фильеры, каретку в виде плиты, установленную в направляющих общей опорной рамы и несущую цанговый зажим с автономным приводом механизма захвата конца заготовки стебля сверла, и привод перемещения каретки вдоль оси протяжки заготовок, а также блок правки профилированных заготовок стебля сверла, включающий стол, закрепленные на нем на некотором расстоянии друг от друга опорные элементы и нажимной элемент, связанный с силовым приводом его вертикального перемещения, в соответствии с данным изобретением блок профилирования и блок правки профилированных заготовок конструктивно объединены в один узел, причем корпус для установки сменной фильеры смонтирован на столе блока правки заготовок или выполнен заодно с ним, на общей опорной раме устройства упомянутый стол установлен с возможностью его поворота вокруг вертикальной оси, ось фильеры и линия установки опорных элементов, определяющая положение оси заготовок стеблей сверл при их правке, расположены параллельно и на одинаковом расстоянии от оси поворота стола, крепление профилирующего ролика или нажимного элемента для правки - в зависимости от выполняемой операции - предусмотрено в одной и той же обойме, связанной с силовым приводом ее вертикального перемещения, при этом ось поворота стола объединенного блока профилирования и правки смешена относительно оси вертикального перемещения обоймы с соответствующим инструментом параллельно оси протяжки заготовок на величину, равную расстоянию между осью поворота стола и осью фильеры. Поворот стола объединенного блока профилирования и правки из одного рабочего положения в другое предусмотрены на 180^o и может осуществляться вручную или приводом поворота с фиксацией стола в рабочих положениях одним из известных способов.

Действительно, предлагаемое данным изобретением конструктивное объединение блока профилирования и блока правки не требует увеличения габаритов устройства и рабочих площадей для установки блока правки, как при его автономном выполнении, позволяет использовать один силовой привод для установки и вертикального перемещения профилирующего ролика и нажимного элемента - в зависимости от выполняемой операции, а также использовать каретку с механизмом захвата конца заготовки стебля сверла и привод ее перемещения для удержания профилированных заготовок стеблей сверл в требуемом положении в процессе правки. Это обеспечивает компактность устройства, упрощает его конструкцию, снижает капиталовложения и эксплуатационные расходы, расширяет технологические возможности устройства, повышает производительность труда и снижает вероятность травмирования работающих.

Наличие указанных выше отличительных признаков заявляемого устройства по сравнению с прототипом обуславливает его соответствие критерию изобретения "новизна". Отсутствие сведений об известности использования отличительных признаков заявляемого объекта в этой же или в смежных областях техники для решения аналогичных технических задач позволяет признать заявляемое устройство соответствующим критерию изобретения "изобретательский уровень". Отсутствие препятствий технического, технологического или иного порядка для промышленной реализации устройства делает его соответствующим критерию изобретения "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняют приводимые ниже один из примеров его конструктивного осуществления, не исключающий и другие схемы выполнения заявляемого устройства в пределах формулы изобретения, и чертежи, на которых представлены:

- на фиг. 1 - заявляемое устройство в рабочем положении для правки профилированных заготовок, вид сбоку;

- на фиг. 2 - вид А по фиг. 1 (увеличено);

- на фиг. 3 - вид А по фиг. 1 (увеличено) в рабочем положении устройства для профилирования заготовок;

- на фиг. 4 - вид Б по фиг. 2 на стол объединенного блока профилирования и правки, поясняющий относительное взаимное расположение смонтированных на нем элементов в рабочем положении для правки профилированных заготовок;

- на фиг. 5 - вид В по фиг. 3 на стол объединенного блока профилирования и правки заготовок, в рабочем положении для правки профилирования заготовок;

- на фиг. 6 - разрез Г-Г по фиг. 4;

- на фиг. 7 - разрез Д-Д по фиг. 4.

Заявляемое устройство для изготовления профилированных стеблей сверл одностороннего резания содержит общую опорную раму 1 коробчатого сечения, на которой смонтированы все узлы и блоки устройства. В отличие от прототипа, основной особенностью заявляемого устройства является конструктивное объединение блока профилирования и блока правки в один узел с совмещением функций силовых приводов вертикального перемещения профилирующего ролика и нажимного элемента блока правки в одном силовом приводе. Объединенный блок профилирования и правки содержит поворотный стол 2, представляющий собой плиту в форме диска, на которой смонтированы или выполнены заодно с плитой корпус 3 для размещения и закрепления сменной фильеры 4 и расположенные на некотором расстоянии одна от другой вертикальные стойки 5 и 6, в которых с помощью горизонтальных осей 7 шарнирно закреплены опорные элементы блока правки в форме роликов 8. Для размещения роликов 8 в столе 2 объединенного блока между стойками 5 и 6 выполнена соответствующая прорезь (см. фиг. 6 и фиг. 7). Фильера 4 выполнена с радиальной прорезью по размеру диаметра трубчатой заготовки стебля, является сменным элементом блока и в корпусе 3 установлена с вертикальным расположением упомянутой радиальной прорези, в которую при профилировании заготовок частично входит профилирующий ролик 9, шарнирно установленный горизонтальной осью 10 в обойме 11, закрепленной на конце штока 12 силового цилиндра 13, служащего силовым приводом вертикального перемещения обоймы 11 (см. фиг. 3). Наружная боковая поверхность профилирующего ролика 9 выполнена с кольцевым выступом, имеющим в радиальном сечении форму равнобедренного треугольника, что обеспечивает при профилировании заготовок стеблей сверл выполнение в них продольной внешней V-образной канавки требуемого профиля. Такую же форму наружной боковой поверхности имеют и опорные элементы блока правки - ролики 8. Фильера 4 в корпусе 3 крепится фланцем 14. Поворотный стол 2 выполнен с глухим цилиндрическим гнездом по оси со стороны опорной поверхности стола, в которое при установке стола 2 на общей опорной раме 1 входит втулка 15, закрепленная в верхнем листе опорной рамы 1 болтом 16 и служащая шарниром для поворота стола 2 вокруг вертикальной оси 17 (см. фиг. 6). Для фиксации стола 2 в рабочих положениях в нем выполнены два отверстия 18, расположенные диаметрально противоположно относительно оси 17 (см. фиг. 4 и фиг. 5), а в верхней плите общей поворотной рамы 1 выполнено отверстие с резьбой для установки фиксирующего положение стола 2 болта 19. Надежная фиксация стола 2 в рабочих положениях без люфтов обеспечивается выполнением установочной поверхности болта 19 и боковых поверхностей отверстий 18 стола 2 с одинаковым конусом, как показано на фиг. 2. При необходимости фиксация стола 2 в рабочих положениях может быть выполнена двумя болтами 19. Другой особенностью заявляемого устройства является то, что ось 20 фильеры 4 и линия 21 установки опорных элементов - роликов 8, определяющая положение оси заготовок стеблей сверл при их правке, расположены параллельно и на одинаковом расстоянии "a" от вертикальной оси 17 поворота стола 2. При этом ось фильеры 4 и линия 21 установки опорных роликов 8 в соответствующих рабочих положениях совпадает с осью 22 протяжки заготовок (см. фиг. 4 и фиг. 5), положение которой остается неизменным. Кроме того, ось 17 поворота стола 2 смещена относительно оси 23 штока 12 силового цилиндра 13 параллельно оси 22 протяжки заготовок на величину, равную расстоянию "a" между осью 17 поворота стола и осью 22 протяжки заготовок (см. фиг. 7). Это смещение целесообразно выполнить в направлении протяжки заготовок, хотя можно и в обратную сторону. Вертикальная ось 24 (см. фиг. 7), относительно которой опорные ролики 8 на линии 21 их установки расположены симметрично, смещена относительно оси 17 поворота стола 2 на расстояние "a" и в ту же сторону, что и ось 17 относительно оси 23 штока 12, при этом расстояние между осями 7 роликов 8 и вертикальной осью 24 выбирается по конструктивным соображениям и по условиям правки заготовок и может отличаться от величины "a". Еще одной особенностью заявляемого устройства является то, что для выполнения операции правки заготовок стеблей сверл после их профилирования вместо профилирующего ролика 9 в обойме 11 на штоке 12 силового цилиндра 13 должен быть установлен нажимной элемент блока правки. В представленном на прилагаемых чертежах варианте конструкции устройства в качестве нажимного элемента использован ролик 25, который может иметь наружную боковую поверхность в форме цилиндра или с выполненной на нем кольцевой канавкой, имеющей в радиальном сечении форму части дуги окружности, радиус которой равен или несколько больше радиуса трубчатой заготовки стебля сверла, как показано на фиг. 2 чертежей. Силовой цилиндр 13 закреплен на верхней плите 26 объединенного блока профилирования и правки заготовок стеблей сверл, которая установлена на четырех колоннах 27 на нижней плите 28, закрепленной на раме 1 одним из известных способов. В нижней плите 28 выполнен вырез в форме круга для установки поворотного стола 2 объединенного блока профилирования и правки. Вместо опорных роликов 8, имеющих одинаковую с профилирующим роликом 9 форму обода в радиальном сечении, в стойках 5 и 6 могут быть установлены опорные элементы другой формы, например, в виде Т-образных в нормальном сечении вставок с призматическим вырезом на внешней стороне поперечной части, расположенным по оси симметрии сечения вставки. При этом вертикальная часть таких вставок располагается между вертикальными стойками 5 и 6, а крепиться вставки могут теми же осями 7, что и ролики 8 (вариант устройства с Т-образными вставками в чертежах не представлен). Кроме описанного объединенного блока профилирования и правки заготовок стеблей сверл на опорной раме 1 размещены другие узлы устройства, как в прототипе. Так, в направляющих 29 опорной рамы 1 подвижно установлена каретка 30 в виде плиты, на которой закреплен механизм захвата конца заготовки стебля сверла, содержащий корпус 31 с кожухом 32, в которых размещена разрезная цанга (не показан), взаимодействующая со штоком силового цилиндра 33, закрепленного на каретке 30. Корпус 31 цангового зажима закреплен на корпусе силового цилиндра 33. Реверсивным приводом перемещения каретки 30 в направляющих 29 служит силовой цилиндр 34, закрепленный на опорной раме 1 в стойках 35, шток 36 которого соединительным элементом 37 связан с корпусом силового цилиндра 33. В принципе механизм захвата конца трубчатой заготовки стебля сверла и привод его перемещения могут иметь и другое конструктивное исполнение.

Особенность работы заявляемого устройства обусловлена только его конструктивными особенностями - объединением блока профилирования с блоком правки, и в части выполнения операции профилирования исходной трубчатой заготовки стебля сверла не отличается от работы устройства-прототипа. Обычно профилированию подвергают всю партию заготовок одного типоразмера из металла одной плавки. Подготовка устройства для выполнения этой операции заключается в установке в корпусе 3 фильеры 4 и в обойме 11 профилирующего ролика 9, соответствующих типоразмеру заготовок стебля сверла, и в установке стола 2 в соответствующее рабочее положение. Затем в фильеру 4 закладывают трубчатую заготовку (не показан) так, чтобы конец ее выступал в сторону механизма захвата конца заготовки. Включением силового цилиндра 34 подают каретку 30 с механизмом захвата к корпусу 3 объединенного блока, заводят конец заготовки в торцевое отверстие кожуха 32 цангового зажима и силовым цилиндром 33 зажимают конец заготовки. Опускают шток 12 силового цилиндра 13, несущий закрепленный в обойме 11 профилирующий ролик 9, до упора обоймы 11 в фильеру 4. При этом ролик 9 профилирующим выступом на рабочей поверхности обода вдавит оболочку трубчатой заготовки вдоль ее образующей до придания ей требуемого профиля в зоне их контакта. Включением привода перемещения каретки 30 - силового цилиндра 34 - осуществляют протяжку заготовки через фильеру 4 с установленным в ней роликом 9 с образованием в заготовке внешней V-образной канавки. После протяжки заготовки приводом 33 освобождают конец ее в цанговом зажиме и заготовку убирают. Эти операции повторяют при протяжке всех заготовок одной партии.

Поскольку такое профилирование исходных трубчатых заготовок стеблей сверл вызывает их продольную деформацию постоянной кривизны в одной плоскости, обращенную вогнутой частью к профилирующему ролику, заготовки стеблей сверл после профилирования подвергают правке. Для этого шток 12 силового цилиндра 13 поднимают в верхнее положение и вместо профилирующего ролика 9 в обойме 11 с помощью той же оси 10 устанавливают нажимной ролик25. Стол 2 объединенного блока переводят во второе рабочее положение, при котором опорные элементы - ролики 8 - расположатся вдоль оси протяжки 22 (см. фиг. 4). Как и для профилирования, силовым цилиндром 34 каретку 30 с механизмом захвата конца заготовки подают к корпусу 3. Подвергнутые профилированию заготовки стеблей сверл укладывают внешней V-образной канавкой на выступы обода роликов 8, располагая передний, не подвергнутый деформации конец заготовки в сторону механизма захвата, вводят его через осевое отверстие кожуха 32 в цанговый зажим и включением силового цилиндра 33 обеспечивают обжатие цангой зажима конца заготовки с расположением ее продольного прогиба строго в вертикальной плоскости. Правку заготовки - устранение прогиба на участке между опорными элементами 8 ведут воздействием на заготовку нажимным роликом 25 с помощью силового цилиндра 13 по известной технологии постепенным перемещением заготовки на опорных элементах 5 и 6 с помощью силового цилиндра 34 на всей длине заготовки или непрерывным перемещением заготовки на опорных элементах 8 при постоянном воздействии нажимного элемента на заготовку, обеспечивающем ее обратный прогиб и растягивающие усилия в соответствующей зоне по сечению заготовки, вызывающие напряжения в оболочке пределах упругости, но не выше. Параметры такого воздействия определяются расчетом и уточняются при пробной правке одной-двух заготовок из всей партии.

Таким образом, заявляемое устройство по сравнению с прототипом не требует отдельных производственных площадей для монтажа блока правки, позволяет использовать один и тот же силовой привод для вертикального перемещения профилирующего ролика 9 и нажимного элемента 25, а также использовать механизм захвата конца заготовки и привод ее перемещения как при профилировании заготовки, так и при проведении ее правки после профилирования. Эти особенности заявляемого устройства снижают общий объем капиталовложений и эксплуатационных расходов, расширяют технологические возможности, позволяют механизировать процесс правки, ограничить применение ручного труда и возможность производственного травматизма, повысить производительность процесса правки и эффективность производства.