Станок для обработки резанием пазов в отверстии детали - RU2088385C1
Код документа: RU2088385C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к устройству для изготовления серии параллельных, проходящих в продольном направлении пазов в отверстии детали. Примером такой детали является втулка (корпус) автомобильного поворотного золотникового клапана рулевого управления с усилителем, в которой пазы обычно закрыты по концам и образуют серию гидравлических каналов, распределенных по окружности отверстия втулки, которые работают совместно с аналогичными, распределенными по окружности каналами во взаимодействующем цилиндрическом приводном валу, помещенном во втулку, при небольшом относительном повороте между этими деталями. Изобретение описано с конкретными ссылками на такие втулки, хотя понятно, что оно имеет более широкое применение в изготовлении вообще параллельных, проходящих в продольном направлении внутренних пазов в отверстии деталей.
Прототип, который наиболее близко связан с устройством в соответствии с настоящим изобретением, раскрыт (в патенте США N 4154145 (Бишоп) и заявке на Временный патент РК3520 (Бишоп) Австралии). Эти так называемые долбежные станки обеспечивают прорезание пазов в отверстии втулок золотниковых клапанов рулевого управления с усилителем. Конструкция этих станков предусматривает долбление каждого из пазов в отверстии точеной заготовки посредством пальцеобразного резца, закрепленного в режущем шпинделе, который совершает угловое переменно-возвратное движение вокруг оси в виде серии рабочих ходов (ходов резания) с постепенным углублением и обратных ходов, в результате чего образуется закрытая камера, или гидравлический канал, дугообразный в продольном сечении. Втулку закрепляют в цанговом патроне для зажима обрабатываемой детали, который в свою очередь устанавливают в зажимном шпинделе для обрабатываемой детали, имеющем ось вращения, перпендикулярную к оси режущего шпинделя и смещенную относительно нее. Точно индексируя (периодически поворачивая на определенный угол) зажимной шпиндель после окончания обработки каждого паза, точно прорезают во втулке требуемое количество пазов, обычно 4, 6 или 8 пазов для большинства случаев применения в автомобилестроении.
Долбежные станки выполнены так, что путь резца при обратном ходе полностью находится в пределах окружности отверстия втулки. Это весьма желательно с точки зрения резания металла, поскольку позволяет избежать срабатывания боковых сторон вершины резца и, следовательно, способствует максимальному сроку службы резца. Эту разгрузку резца при его обратном ходе вместе с ранее упомянутой постепенной врезной подачей резца во время прорезания каждого паза обеспечивают посредством "летучего" коленно-рычажного механизма, объединенного с шпиндельной бабкой.
Коленчатый (угловой) рычаг движется в пространстве под действием двух кулачков. Первый кулачок вращается с высокой скоростью синхронно с угловым переменно-возвратным движением режущего шпинделя и, следовательно, управляет разгрузкой резца. Эту синхронизацию обеспечивают путем приведения в движение режущего шпинделя через шатун, отходящий от кривошипа, расположенного на валу, несущем этот разгрузочный кулачок. Второй кулачок вращается с относительно низкой скоростью и управляет врезной подачей резца. Коленчатый рычаг геометрически суммирует входные движения от этих двух кулачков и выдает свое выходное движение через рычаг, составляющий одно целое с колеблющейся шпиндельной бабкой. Режущий шпиндель размещен в этой шпиндельной бабке эксцентрично и потому выходное движение от коленчатого рычага, сообщенное рычагу шпиндельной бабки, обеспечивает поворот шпиндельной бабки на небольшой угол и изменение величины вышеупомянутого смещения между осями режущего и зажимного шпинделей. Этот механизм обеспечивает постепенную врезную подачу резца во время прорезания каждого паза во втулке и цилиндрическую разгрузку резца при каждом обратном ходе.
Два толкателя кулачков на коленчатом рычаге удерживают в контакте с соответственными кулачками посредством пружины, которая прилагает крутящий момент к шпиндельной бабке, всегда обеспечивая тем самым контакт между кулачками и их соответственными толкателями, в противном случае движение коленчатого рычага и кинематика всего механизма были бы неопределенными.
Хотя это и изящно кинематически, но использование коленно-рычажного механизма одновременно и для врезной подачи, и для разгрузки резца налагает главное эксплуатационное ограничение на такие долбежные станки. Чтобы противостоять большим силам инерции, вызываемым обязательным ускорительным профилям разгрузочного кулачка (обычно до 30 g), коленчатый рычаг и соответственные толкатели кулачков должны быть жесткими по конструкции. Это в свою очередь приводит к возникновению больших циклических сил инерции, которые невозможно полностью динамически сбалансировать вследствие сложного пространственного движения коленчатого рычага. Использование пружины для обеспечения контакта между разгрузочным кулачком и соответственным толкателем во время движения этого толкателя в направлениях радиально внутрь и радиально наружу, по существу удваивает контактную нагрузку между этими элементами в точке максимума направленного радиально наружу ускорения толкателя. На практике для приложения к шпиндельной бабке крутящего момента используют большой торсионный стержень. В существующем производстве долбежных станков торсионный стержень подвергают напряжению и даже при этом его требуемая длина заставляет его выступать от задней стороны этих станков и занимать ценную площадь пола цеха завода. Все эти факторы значительно увеличивали стоимость долбежных станков и ограничивали их максимальную рабочую скорость до примерно 900-1000 движений труда и обратно в мин.
Понятно, что пути движения резца при рабочем и обратном ходах не только определяются суммарным действием двух описанных кулачков, но и видоизменяются, потому что геометрия ранее упомянутого кривошипно-шатунного привода к режущему шпинделю изменяется с изменением расстояния между осями этого режущего шпинделя и разгрузочного кулачка.
В таких известных долбежных станках обычно изменяли траекторию движения резца, чтобы уменьшить угловое ускорение шпиндельной бабки в точке изменения на противоположное направление движения режущего шпинделя, т.е. к концу каждого хода резания и в начале каждого обратного хода и наоборот, путем "петлевания" траектории движения резца полностью в пределах окружности отверстия втулки. Эта петлевая траектория движения резца естественно несколько ограничивает задний угол между задней гранью резца и отверстием втулки при каждом обратном ходе. Но для большинства конструкций втулок это ограничение было бы до сих пор допустимо. Но в случае новой конструкции втулки, описанной в предварительной заявке РК3630 на патент Австралии, некоторые пазы втулки доходят до по крайней мере одного края отверстия втулки, обеспечивая возможность более эффективного обратного прохождения масла в клапане рулевого управления с усилителем. Это делает необходимым более глубокое врезание резца в отверстии втулки во время нарезания пазов и потому возможна лишь минимальная степень "петлевания" без столкновения задней грани резца с отверстием втулки при обратном ходе резца. Это в свою очередь требует намного большего углового ускорения шпиндельной бабки во время разгрузки резца.
Сущность настоящего изобретения состоит в разделении механизмов разгрузки резца и врезной подачи. Это обеспечивает возможность осуществления разгрузки резца посредством более эффективного высокоскоростного спаренного кулачкового механизма, которому совершенно нет необходимости обеспечивать также врезную подачу резца. Этот спаренный кулачковый механизм вместе со всей шпиндельной бабкой может быть помещен в режущую коробку, скользящую в поперечном направлении во время прорезания каждого паза с обеспечением тем самым постепенного уменьшения величины вышеупомянутого смещения между перпендикулярными осями режущего шпинделя и зажимного шпинделя для обрабатываемой детали, что обеспечивает постепенную врезную подачу резца в отверстие втулки.
Станок для обработки резанием серии параллельных, проходящих в продольном направлении пазов в отверстии детали, содержит индексируемый зажимной шпиндель для обрабатываемой детали, вмещающий в себя зажимное устройство для зажима упомянутой детали, режущей инструмент, установленный на режущем шпинделе, причем режущий шпиндель поворотно установлен с возможностью углового переменно-возвратного движения в шпиндельной бабке, а ось вращения режущего шпинделя по существу перпендикулярна к оси вращения зажимного шпинделя и смещена относительно нее, отличающийся тем, что упомянутая шпиндельная бабка в свою очередь поворотно установлена на оси вращения с возможностью углового колебательного движения в режущей коробке, причем ось вращения режущего шпинделя параллельна оси вращения упомянутой шпиндельной бабки и смещена относительно нее, и что содержит соединительное средство, соединяющее вращающийся стержневой элемент и режущий шпиндель для осуществления углового переменно-возвратного движения режущего шпинделя при вращении упомянутого стержневого элемента, спаренное кулачковое средство для управления угловым колебательным движением шпиндельной бабки при вращении стержневого элемента, причем упомянутая ось режущего шпинделя может быть перемещена в направлении к оси зажимного шпинделя во время каждого рабочего хода и в направлении от упомянутой оси зажимного шпинделя во время каждого обратного хода, в результате чего траектория движения режущей кромки режущего инструмента при рабочем и обратном ходах будет разной, что обеспечит разгрузку режущего инструмента, первое средство перемещения режущей коробки, независимо от спаренного кулачкового средства, для перемещения режущей коробки в направлении к упомянутой оси зажимного шпинделя для обеспечения врезной подачи режущего инструмента на некоторую заданную глубину в отверстии детали и затем перемещения режущей коробки в направлении от упомянутой оси зажимного шпинделя после прорезания каждого паза.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается станок для обработки резанием серии параллельных, проходящих в продольном направлении пазов в отверстии детали, содержащей индуксируемый зажимной шпиндель для обрабатываемой детали, вмещающий цанговый патрон для зажима детали, режущий инструмент, установленный на режущем шпинделе, причем режущий шпиндель поворотно установлен с возможностью ограниченного углового переменно-возвратного движения в шпиндельной бабке, а ось вращения режущего шпинделя и ось вращения зажимного шпинделя перпендикулярны друг к другу и взаимно смещены, отличающийся тем, что упомянутая шпиндельная бабка в свою очередь поворотно установлена на оси вращения с возможностью ограниченного углового колебательного движения в режущей коробке, причем оси вращения режущего шпинделя и упомянутой шпиндельной бабки параллельны друг другу и взаимно смещены, и что содержит стержневой элемент, установленный в режущей коробке с возможностью непрерывного вращения вокруг оси, параллельной оси вращения шпиндельной бабки и смещенной относительно нее, средство, соединяющее упомянутый стержневой элемент и режущий шпиндель, для обеспечения углового переменно-возвратного движения режущего шпинделя при вращении стержневого элемента, причем на упомянутом стержневом элементе установлено кулачковое средство, имеющее два профиля рабочей части, каждый из которых находится в контакте с толкателем, каждый толкатель имеет ось вращения, также параллельную упомянутой оси вращения шпиндельной бабки, каждый толкатель установлен на выступе, отходящем вбок от шпиндельной бабки, упомянутой профили кулачкового средства и толкатели, взаимодействуя, обеспечивают угловое колебательное движение шпиндельной бабки в пределах ограниченного угла по существу без мертвого хода при вращении упомянутого стержневого элемента, в результате чего ось режущего шпинделя перемещается в направлении упомянутой оси зажимного шпинделя во время каждого хода резания и в направлении от упомянутой оси зажимного шпинделя во время каждого обратного хода, что дает разный путь движения режущего инструмента при рабочем и обратном ходах и обеспечивает разгрузку режущего инструмента, средство, отдельное от упомянутого кулачкового средства, для перемещения режущей коробки в направлении к упомянутой оси зажимного шпинделя с тем, чтобы обеспечить врезную подачу режущего инструмента и, следовательно, серию ходов резания с постепенно увеличивающимся углублением во время прорезания каждого паза в детали.
Соединительное средство предпочтительно содержит установленный на стержневом элементе кривошип, на котором установлен с возможностью вращения шатун, другим концом прикрепленный с возможностью вращения к рычагу, отходящему от режущего шпинделя. Это обеспечивает необходимую синхронизацию между режущим шпинделем и шпиндельной бабкой. Разумеется, режущий шпиндель и стержневой элемент, несущий на себе опаренный кулачковый механизм, могут быть приведены в действие совершенно отдельно и с электронным управлением правильного фазового соотношения.
Предпочтительным является также то, чтобы спаренный кулачковый механизм делал один оборот на каждое переменно-возвратное движение режущего инструмента, т. е. за одним рабочим ходом следовал один обратный ход. Это обеспечивает одно изменение во время подъема и спуска на каждом из двух имеющих профилей и, следовательно, для данного среднего диаметра кулачка - предельно уменьшает угол уклона этих профилей и потому позволяет использовать осуществимый диаметр для соответственных толкателей кулачков.
Понятно, что спаренный кулачковый механизм может быть выполнен с обеспечением видоизменения траектории движения режущего инструмента во время хода резания и обратного хода, что позволит прорезать пазы не только по дуге окружности. Это позволит прорезать разы, имеющие радиусы, больше или меньше, чем номинальный радиус резания резцедержателя, который измеряют от вершины резца в направлении, перпендикулярном к оси переменно-возвратного движения режущего шпинделя.
Не всегда требуется, чтобы обратный ход режущего инструмента был полностью в пределах окружности отверстия втулки. В некоторых случаях для того, чтобы обеспечить как надлежащую глубину пазов, так и надлежащее свободное прохождение резцедержателя в отверстии втулки, может быть допустимо некоторое уменьшение срока службы режущего инструмента и снижение качества кромки паза вблизи концов пазов, в частности, когда длина кромки паза, на которую не оказывает влияния ограничения разгрузка режущего инструмента при обратном ходе, превышает длину соседней дозирующей кромки на сопряженном приводном валу золотникового клапана.
Другой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения касается таких долбежных станков, которые необходимы для прорезания пазов в ранее упомянутых втулках новой конструкции типа описанной в предварительной заявке РК3630 на патент Австралии. В таких втулках некоторые пазы доходят до, по крайней мере, одного осевого края отверстия втулки. На практике это требует, чтобы эти пазы были смещены в осевом направлении относительно остальных, полностью закрытых по концам пазов, а также были прорезаны сравнительно более глубоко. Это может быть обеспечено в настоящем изобретении путем установки зажимного шпинделя для обрабатываемой детали с возможностью как вращения, так и скольжения. Втулка, содержащая пазы описанного типа, может быть изготовлена путем изменения осевого положения зажимного шпинделя между двумя заданными положениями и изменения максимальной глубины врезной подачи режущей коробки между двумя заданными глубинами и путем механической синхронизации этих двух движений с индексируемым положением зажимного шпинделя. Является предпочтительным устанавливать зажимной шпиндель, используя высокачественный подшипник скольжения или гидростатический подшипник, что обеспечит возможность и скольжения, и вращения этого элемента станка. Можно также использовать обоймы шариковых направляющих типа хорошо известного в области станкостроения. Оба эти способа поддержания возможны благодаря тому, что зажимной шпиндель должен скользить лишь на небольшое расстояние, и позволяет выполнять зажимной шпиндель очень компактным и жестким в поперечном направлении. Следует отметить, что этот тип поддержания зажимного шпинделя отличается от конструкции "скользящей шпиндельной бабки", описанной в предварительной заявке РК3530 на патент Австралии, которая предназначена для движения на относительно большое расстояние. Конечно, теоретически возможно прорезать смещенные в осевом направлении пазы последовательными операциями, используя два отдельных известных долбежных станка. Однако крайне малый угловой допуск между двумя группами пазов в таких втулках исключает всякую технически возможную перестановку детали между операциями дробления.
Способ зажимного шпинделя скользить в осевом направлении также позволяет то, что после торможения и остановки режущего шпинделя вблизи "верхней мертвой точки" его переменно-возвратного движения при завершении операции долбления, зажимной шпиндель может быть опущен, в результате чего режущий не будет задевать стенки отверстия втулки ни в радиальном, ни в осевом направлениях. Это позволяет отвести режущую коробку и, следовательно, режущий инструмент вбок от втулки и обеспечивает возможность снятия детали. Это позволяет также выполнять другие операции либо до, либо после долбления, причем такие предшествующие или последующие операции выполняют при той же самой ориентации втулки в зажимном цанговом патроне, какую используют при долблении.
На фиг. 1 изображен перспективный вид в разрезе станка в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 частичный вид в вертикальном разрезе (плоскость АА разреза на фиг. 4) показанного на фиг. 1 станка, показывающий спаренный кулачковый механизм, приводящий в движение шпиндельную бабку; на фиг. 3 частичный вид в вертикальном разрезе (плоскость ВВ разреза на фиг. 4) показанного на фиг. 1 станка, показывающий кривошипно-шатунное устройство, приводящее в движение режущий шпиндель; на фиг. 4 частичный вид сверху показанного на фиг. 1 станка в разрезе в плоскости, содержащей ось режущего шпинделя; на фиг. 5 перспективный вид в разрезе нижней части показанного на фиг. 1 станка, показывающий механизм, который координирует движение зажимного шпинделя и режущей коробки; на фиг. 6 вертикальный вид зажимного шпинделя в разрезе по плоскости СС на фиг. 4; на фиг. 7 один предпочтительный вариант станка в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 8 детальное изображение кулачка подачи станка, показанного на фиг. 7; на фиг. 9 - вертикальный вид в разрезе зажимного шпинделя станка, показанного на фиг. 7; на фиг. 10 изображение положения группы зубцов на фиг. 9, когда зажимной шпиндель остановлен в верхнем положении; на фиг. 11 изображение положения группы показанных на фиг. 9 зубцов, когда зажимной шпиндель остановлен в его нижнем положении.
На фиг. 1 показана втулка 1, зажатая в цанговом патроне 2 зажимного шпинделя 3, который установлен с возможностью перемещения, так и осевого скольжения в станине 4 станка. Режущий инструмент 5 закреплен в консольном держателе 6, отходящем от режущего шпинделя 7. Режущий шпиндель 7 совершает угловые колебания в пределах угла приблизительно 40o, и режущий инструмент 5 показан в крайнем верхнем положении.
Как показано на фиг. 2, режущий шпиндель 7 установлен с возможностью вращения вокруг оси 8 в шпиндельной бабке 9, которая сама установлена с возможностью углового колебания вокруг оси 10 в режущей коробке 11. Обычное угловое колебание шпиндельной бабки 9 происходит в пределах угла приблизительно 8o.
Угловым колебанием шпиндельной бабки 9 управляют посредством двух соединенных кулачков 12 и 13, установленных на валу 14, который тоже установлен с возможностью вращения в режущей коробке 11. Кулачок 12 действует на роликовый толкатель 15, а кулачок 13 на роликовый толкатель 16, которые (толкатели) установлены с возможностью вращения на консолях, отходящих от шпиндельной бабки. Кулачки 12 и 13 образуют спаренную (desmodromic с взаимосвязанными профилями) конструкцию, благодаря чему угловое колебание шпиндельной бабки 9 происходит без заметного мертвого хода, что подробно показано на фиг. 2.
Колебанием режущего шпинделя 7 вокруг оси 8 управляют посредством рычага 17 и шатуна 18, который установлен с возможностью вращения на эксцентрике 19, закрепленном на валу 14. Эта схема подробно показана на фиг. 3. Колебание режущего шпинделя 7 является, таким образом, суммой движений, сообщаемых посредством эксцентрика 19 рычагу 17, и колебания оси 8, вызываемые движением, сообщаемым оси 10 шпиндельной бабки 9 посредством спаренных кулачков 12 и 13. На наружном конце вала 14 установлено устройство 20 с маховиком и приводным шкивом.
Режущая коробка 11 прикреплена к ползуну 21, который скользит в точных направляющих, механически обработанных в станине 4 станка. Во время работы станка режущей инструмент 5 совершает переменно-возвратные движения в виде чередующихся рабочих ходов (ходов резания) вниз и обработанных ходов, а весь механизм, содержащий ползун 21, режущую коробку 11 и все связанные с ними механизмы, скользит постепенно вправо (фиг. 1), в результате чего происходит прорезание дугообразного паза во втулке 1. Затем ползун 21 отводят влево на расстояние, немного превышающее глубину дугообразного паза, и зажимной шпиндель 3 поворачивают в новое положение. Вышеописанный цикл повторяют до тех пор, пока не будет обработано все требуемое количество пазов (обычно шесть или восемь пазов).
Как показано на фиг. 2 и 4, постепенным движением ползуна 21 и режущей коробки 11 вправо во время прорезания пазов управляют посредством кулачка 22 подачи, установленного на валу 25, установленном с возможностью вращения в станине 4 станка, который 'кулачок) действует на толкатель 23, прикрепленный к выступу 24, отходящему от режущей коробки 11. Кулачок 22 подачи вращается в направлении, показанном на фиг. 4, и имеет на приблизительно трех четвертях его периферии спиральную поверхность, проходящую в направлении по часовой стрелке (на одном конце) радиальным пазом 27, имеющим ширину, подходящую для вмещения толкателя 23, и (на другом конце) углубленной цилиндрической поверхностью 26. Угол подъема спиральной поверхности кулачка 22 подачи обеспечивает радиальное смещение (поз. 28), достаточное для перемещения ползуна 21 и режущего шпинделя 7 вправо на расстояние, немного превышающее глубину дугообразных пазов во втулке 1 ( обычно приблизительно 3 мм).
На фиг. 5 показан механизм, координирующий движения зажимного шпинделя 3 и режущей коробки 11. По причинам обеспечения ясности верхняя часть станка выше режущего шпинделя 7 убрана. Был также частично оборван зажимной шпиндель 3 для того, чтобы открыть делительный и другие механизмы.
На задней стороне станины 4 станка установлен главный приводной электродвигатель 101, соединенный посредством муфты с приводным валом 29, на заднем конце которого установлен шкив 30, который приводит во вращение вал 14 через посредство ремня 102. Приводной вал 29 несет на переднем конце червяк 31, который приводит во вращение червячное колесо 103, установленное на валу 32.
Опоры для этих валов, как и для всех других валов в описываемом механизме, убраны с целью обеспечения ясности. На верхнем конце вала 32 установлено зубчатое колесо 33, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 34, установленным на нижнем конце вала 25.
Передаточное отношение ременной передачи между приводным валом 29 и валом 14 обычно составляет примерно 1:1, так что за каждый оборот главного приводного электродвигателя 101 режущий шпиндель 7 движется переменно-возвратно, совершая один полный ход резания вниз и следующий за ним обратный ход. Чтобы прорезать каждый паз втулки, обычно требуется примерно 30 таких ходов. Кроме того, передаточное отношение между червяком 31 и червячным колесом 103 составляет примерно 40:1, так что лишь при четверти оборота кулачка 22 (то есть упомянутая ранее спиральная поверхность) требуется для того, чтобы передать к толкателю 23 и, следовательно, к режущей коробке 11 полное перемещение резания, необходимое для обработки одного паза. Зубчатое колесо 34 приводит во вращение зубчатое колесо 35, установленное на валу 36, который несет на себе ведущий диск 37 мальтийского механизма и дальше вверх по валу дисковый кулачок 38, находящийся в контакте с пальцевым толкателем 39. Ведущий диск 37 имеет отходящий от него поводок, несущий на себе ведущий палец (цевку) 40 мальтийского механизма, последовательно сцепляющийся с четырьмя прорезями мальтийского креста 41 традиционным образом. Мальтийский крест 41 установлен на валу 42, который несет на себе на нижнем конце зубчатое колесо 43, находящееся в зацеплении с эталонным делительным зубчатым колесом 44, установленным на зажимном шпинделе 3. Следует отметить, что эталонное зубчатое колесо 44 служит для двух целей: для вращения зажимного шпинделя и для высокоточного деления (индексирования) с использованием сцепления собачки 45 с зубьями эталонного делительного колеса 44. Эта собачка установлена на валу 46, на верхнем конце которого закреплен рычаг 47 с пальцем 39 на его конце. Посредством пружины собачку 45 удерживают в сцеплении с соответствующим зубом эталонного делительного зубчатого колеса 44 всегда, кроме тех моментов, когда ее на мгновение поднимают посредством вращаемого дискового кулачка 38 и пальца 39 толкателя.
Передаточное отношение между зубчатым колесом 43 и эталонным делительным зубчатым колесом 44 равно обычно 1:2, так что в показанном случае, если зубчатые колеса 33, 34 и 35 все имеют одинаковый диаметр, паз во втулке 1 будет обработан за одну восьмую оборота зажимного шпинделя 3, что обеспечит обработку восьмипазовой втулки. В случае шестипазовой втулки передаточное отношение между колесом 43 и эталонным делительным зубчатым колесом 44 будет составлять 2:3.
В момент показанный на фиг. 4 и 5, кулачок 22 подачи был повернут на большей части углубленной цилиндрической поверхности 26, и за это время ползун 21 был перемещен влево для выведения режущего инструмента 5 из отверстия втулки и мальтийский механизм 37 41 перевел зажимной шпиндель 3 в положение прорезания следующего паза. Это отводящее перемещение ползуна 21 осуществляют посредством пружины, которая заставляет ползун 21 перемещаться влево только до положения, показанного на фиг. 4.
После обработки последнего паза восьмипазовой втулки счетное устройство (не показано) резко остановит главный приводной электродвигатель 101 в таком положении, что радиальный паз 27 кулачка 22 подачи будет направлен радиально в сторону толкателя 23.
В этот же самый момент включают загрузочный приводной двигатель 50, содержащий редуктор, для вращения вала 51 в показанном направлении. Вал 51 установлен с возможностью вращения в станине 4 станка и на дальнем от загрузочного приводного двигателя 50 конце несет на себе кулачок 52, который служит для того, чтобы опускать и затем поднимать зажимной шпиндель 3 так, как описано ниже. Профиль кулачка 52 находится в контакте с толкателем 53, прикрепленным к коромыслу 54, которое свободно охватывает зажимной шпиндель 3 (фиг. 6). Как показано штифты 55 (по одному на каждой стороне) выступают радиально внутрь и входят в канавку 56, прорезанную в зажимном шпинделе 3, что обеспечивает возможность подъема и опускания зажимного шпинделя 3 вместе с коромыслом 54, позволяя при этом его свободное вращение. Коромысло 54 происходит за зажимной шпиндель 3 и снабжено осью 57 качания, закрепленной в кронштейне 58, составляющем одно целое со станиной 4 станка. Посредством этого устройства подъем и опускание толкателя 53 передают к зажимному шпинделю 3. Очевидно, что при показанном положении кулачка 52 толкателя 53 находится в крайнем верхнем положении, но при дальнейшем повороте кулачка 52 он будет перемещен вниз и, следовательно, опустит зажимной шпиндель 3, в результате чего втулка 1 теперь может проходить, не задавая нижнего конца режущего инструмента 5. Такое опускание зажимного шпинделя 3 может занимать примерно 60o поворота кулачка 52, после чего нужно передвинуть ползун 21 влево вместе с режущим шпинделем 7 и режущим инструментом 5, что позволит извлечь втулку 1 из цангово патрона 2. Такое передвижение осуществляют посредством кулачка 60, который в положении, показанном на фиг. 5, находится в сцеплении с толкателем 61, как показано, в месте на профиле, находящемся на участке наименьшего диаметра, проходящем на протяжении примерно 60o по окружности кулачка. Толкатель 61 закреплен на отводящем рычаге 62, который прикреплен к станине 4 станка посредством кронштейна 63 а наверху имеет вилку 64. Здесь палец 65 соединен с серьгой0 66, которая сама прикреплена посредством пальца 67 к вилке 68, отходящей от режущей коробки 11. Таким образом, при продолжении вращения кулачка 60 режущая коробка 11 перемещается влево (фиг. 4) и заставляет толкатель 23, закрепленный в выступе 24 режущей коробки 11, войти в радиальный паз 27 кулачка 22 подачи. В этом положении ползуна 21 режущий инструмент 5 оказывается перемещенным на расстояние, достаточное, чтобы войти за пределы наружного диаметра втулки 1 и, следовательно, позволить ее извлечение из патрона 2 посредством управляющего патроном механизма (не показан) традиционного типа, приводимого в действие путем вращения вала 51. Загрузочный приводной двигатель 50 останавливают и оператор загружает следующую втулку 1, после чего загрузочный приводной двигатель 50 вновь запускают, чтобы опять переместить ползун 21 вправо под действием профиля кулачка 60, возвратив таким образом ползун в положение готовности начать первый проход режущего инструмента для обработки втулки, и после этого поднимают зажимной шпиндель 3 до первоначальной высоты посредством действия кулачка 52 в обратном, описанным выше порядке. Является важным точно и жестко поддерживать зажимной патрон 3 в его крайнем верхнем положении и для этой цели его снабжают фланцем 72, который опирается на снабженный заплечиком подшипник 73, закрепленный в станине 4 стакана (фиг. 6). Во время резания штифты 55 действуют на зажимной шпиндель 3 со значительной направленной вверх силой, что обеспечивает жесткое его поддерживание.
Ниже описан долбежный станок в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения обработки резанием втулки, некоторые пазы которой проходят до, по крайней мере, одного осевого края отверстия втулки. Допустим для целей этого описания, что втулка имеет каждый перемещающийся (т.е. каждый второй ) паз, который смещен в осевом направлении и имеет другую глубину. Как показано на фиг. 7, многие механизмы, (фиг. 5), остаются по существу неизменными. Вспомним, что в описании, (фиг. 5), загрузочная часть цикла работы станка, заканчивается, когда коромысло 54 и зажимной шпиндель 3 находятся в поднятом положении, при котором режущий инструмент 5 оказывается введенным в отверстие втулки 1. Для того, чтобы обработать каждый второй паз дальше вниз по отверстию, необходимо поднять зажимной шпиндель 3 для обработки таких более глубоких пазов и затем опустить зажимной шпиндель 3 для обработки следующего за ними паза. Это осуществляют, используя (фиг. 7), механизм, в котором продолженное влево коромысло 54, вместе шарнирного закрепления в неподвижной точке на оси 57 качания, снабжено осью 70, на которой установлен толкатель, входящий в паз барабанного кулачка 71, закрепленного на валу 32,a, который соответствует валу 32 станка (фиг. 5). В этом станке червяк 31a и червячное колесо 103,a имеют передаточное отношение 1:80, а не 1:40, как в случае червяка 31 и червячного колеса 103. Следовательно, кулачок 22,a подачи делает один оборот на каждые два паза, и не на каждый паз, как в случае кулачка 22 в стенке (фиг.5). Особенности этого кулачка показаны на фиг.8. На периферии этого кулачка имеется теперь два углубленных цилиндрических участка, обозначенных как участки 26,a постоянного радиуса, за которыми следуют две противоположно расположенные, спиральные поверхности. Эти спиральные поверхности на кулачке 22,a подачи могут иметь разный угол подъема, в результате чего чередующиеся пазы, смещенные в осевом направлении, могут иметь разную глубину. Имеется только один радиальный паз 27,a. Следует отметить, что передаточное отношение зубчатых колес 33, a и 34,a остается как и раньше равным 1:1, тогда как передаточное отношение зубчатого колеса 34,a к зубчатому колесу 35,a составляет теперь 2: 1. Следовательно, поскольку понижение, обеспечиваемое посредством червяка 31, a и червячного колеса 103,а, удвоено по сравнению с тем, что было ранее, и это согласовано с измененным передаточным отношением между зубчатыми колесами 34, a и 35,a, то весь делительный мальтийский механизм работает точно так, как и в случае станка (фиг.5). Во всех других отношениях эти два станка по существу, одинаковы за исключением этой особой конструкции у нижнего конца зажимного шпинделя 3.
На фиг. 9, 10 и 11 показано устройство для остановки движения вверх, используемое в предпочтительном варианте станка. Как показано, зажимной шпиндель 3 снабжен фланцем 72,a, который теперь имеет несколько зубцов 74, входящих (с зазором по окружности) в пазы, образованные между соответствующими зубцами 75, и снабжен заплечиком подшипника 73a.
Число зубцов на каждой детали обычно одинаково и равно четырем в случае восьмипазовых втулок и трем в случае шестипазовых втулок.
Теперь, когда барабанный кулачок 71 поднимает и опускает ось 70 и, следовательно, зажимной шпиндель 3 до чередующихся высот, соответствующих чередующемуся осевому положению пазов во втулках, обрабатываемых на предпочтительном варианте станка, зубцы поочередно сцепляются так, как показано на фиг. 10, и так, как показано на фиг.11, что обеспечивает жесткое поддержание и точное расположение зажимного шпинделя 3 по высоте в верхнем его положении вол время обработки всех пазов.
Для специалистов в данной области техники очевидно, что в конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения, которые описаны выше, могут быть сделаны различные изменения и/или дополнения, не входящие за пределы сущности или объема так широко описанного изобретения. Данные варианты следует, таким образом, рассматривать во всех отношениях как иллюстративные, а не ограничительные.
Реферат
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к конструкции станков, предназначенных для обработки продольных пазов в отверстии втулок автомобильных золотниковых клапанов рулевого управления. Станок содержит индексируемый рабочий шпиндель, предназначенный для закрепления обрабатываемой детали с возможностью поворота, и размещенный в шпиндельной бабке с возможностью осуществления радиальной подачи и серии рабочих и холостых ходов, включающей угловые возвратно-поступательные движения, инструментальный шпиндель. На консольном держателе шпинделя закреплен долбежный резец. Шпиндельная бабка установлена в режущей коробке с возможностью угловых колебательных движений вокруг оси, которая параллельна оси поворота режущего шпинделя и смещена относительно нее, посредством соединительного средства, взаимодействующего с приводным валом, размещенным в режущей коробке. При этом станок содержит соединенное с шпиндельной бабкой средство, обеспечивающее циклическую разгрузку инструмента при каждом его обратном ходе, и предназначенный для управления угловым колебательным движением шпиндельной бабки спаренный кулачковый механизм, а также средства перемещения режущей коробки к оси зажимного шпинделя для реализации радиальной подачи на заданную глубину и последующего перемещения от указанной оси после обработки каждого паза. 7 з. п. ф-лы, 11 ил.
