Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним генератором імпульсів тиску клапанного типу

Реферат: Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним генератором імпульсів тиску клапанного типу у вигляді гідроциліндра містить корпус з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, пакет тарілчастих пружин, циліндричний штовхач, задню та передню кришки, штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробаку. В порожнині підводу енергоносія розміщено поршень-прорізну пружину, в якій розміщена кулька, що є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску клапанного типу з параметричним принципом генерування імпульсів тиску. UA 76517 U (54) ГІДРОІМПУЛЬСНИЙ ВІБРОУДАРНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ РАДІАЛЬНОГО ТА ОСЬОВОГО ВІБРОТОЧІННЯ З ВБУДОВАНИМ ОДНОКАСКАДНИМ ГЕНЕРАТОРОМ ІМПУЛЬСІВ ТИСКУ КЛАПАННОГО ТИПУ UA 76517 U UA 76517 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме призначена для механічної токарної обробки деталей, що виготовляються з важкооброблюваних матеріалів, наприклад нержавіючої сталі, титанових сплавів тощо. Під час обробки таких матеріалів утворюється, як правило, так звана "зливна" стружка, яка може бути причиною травмування верстатника і важко піддається утилізації і транспортуванню. Відомий пристрій для віброточіння з тангенціальними вібраціями є вібросупорт, який розроблений в МВТУ ім. М.Є. Баумана (див. В.М. Баранов, Ю.Е. Захаров Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы. Издание 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - С. 13). Вібраційний привод різця в цьому супорті складається з корпуса та двоштокового поршня з рівними діаметрами штоків, причому під один із штоків в кришці гідроциліндра виготовлено отвір, а кінець іншого штока жорстко зв'язаний з спеціальним різцетримачем, підпружиненим в прямому та зворотному напрямках. Золотник, з можливістю обертання, встановлений на корпусі пристрою, з'єднує порожнини гідроциліндра із напірною та зливною гідролініями. Недоліками пристрою є великі габарити, що унеможливлює його використання без демонтажу стандартного супорту верстата, та складність реалізації віброударного режиму навантаження різця. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, є гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння із вбудованим генератором імпульсів тиску (ГІТ), що містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата та порожниною підводу енергоносія, золотник-прорізну пружину, що є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, який торцем золотникової частини через утворену на ньому сферичну виточку обпертий на сферичний торець циліндричного штовхача, інший торець якого контактує з дном розточки в корпусі, в якій розташовано пакет тарілчастих пружин, установлених на циліндричній частині державки різця, причому сферичною виточкою на торці циліндрична частина різця притиснута пакетом тарілчастих пружин до сферичного торця циліндричного штовхача, а інший торець пакета тарілчастих пружин обпертий на закріплену на корпусі передню кришку, що має центральний осьовий отвір прямокутного перерізу, спряжений за ходовою посадкою з частиною державки різця, в якій приєднувальна частина виконана конусом Морзе і, для запобігання кутових переміщень, відфрезеровано бічну поверхню державки, що спряжена з відповідною відфрезерованою канавкою різця, закріплено різець паралельно або перпендикулярно осі пристрою, прямокутного перерізу, причому між внутрішнім торцем передньої кришки і торцевою поверхнею переходу прямокутного перерізу частини державки різця в круговий переріз її циліндричної частини утворено зазор, а пружинна частина золотника-прорізної пружини гвинтом регулятора тиску відкриття генератора імпульсів тиску контактує із задньою кришкою, що приєднана до корпусу пристрою, на якому закріплено штуцера для подачі гідронасосом енергоносія і зливу його в гідробак (патент на корисну модель №63958, МПК (2011.01), В23В1/00). Недоліком пристрою є залежність регулювання ГІТ та системи різець-пакет тарілчастих пружин - штовхач - поршень-прорізна пружина. В основу корисної моделі поставлена задача створення гідроімпульсного віброударного пристрою для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним генератором імпульсів тиску клапанного типу, в якому за рахунок введення нових конструктивних рішень досягається можливість незалежно регулювання ГІТ та системи різець-пакет тарілчастих пружин - штовхач - поршень-прорізна пружина. Поставлена задача вирішується тим, що гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним генератором імпульсів тиску клапанного типу у вигляді гідроциліндра, який містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, в якому встановлено пакет тарілчастих пружин, циліндричний штовхач, задню кришку, передню кришку, в якій розміщена державка різця, до якої прикріплено різець паралельно або перпендикулярно осі пристрою, штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробака, порожнину підводу енергоносія, яка містить поршень-прорізну пружину, в якій розміщена кулька, що є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску клапанного типу з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, яка однією напівсферою обперта об внутрішню розточку поршень-прорізної пружини, а іншою напівсферою обперта на торець циліндричного штовхача, який через виту пружину та опорний штовхач контактує із кулькою, що завальцована в законтреному контргайкою регулюючому гвинті, який розміщений у законтреній контргайкою регулюючій втулці, яка обперта об поршень-прорізну пружину, що протилежним торцем обперта, через циліндричний 1 UA 76517 U 5 10 15 20 25 30 штовхач та пакет тарілчастих пружин, об внутрішній торець передньої кришки, в якій, в свою чергу, виконано наскрізний отвір прямокутного перерізу, в якому розміщена державка різця. На фіг. 1 зображено повздовжній розріз гідроімпульсного віброударного пристрою для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним ГІТ клапанного типу, на фіг. 2 зображено положення пристрою для здійснення осьового (фіг. 2, а) та радіального віброточіння (фіг. 2, б). Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним ГІТ клапанного типу у вигляді гідроциліндра і складається (фіг. 1) з корпуса квадратного перерізу 1 з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата та порожниною підводу енергоносія, яка містить поршень-прорізну пружину 2, в якій розміщена кулька 3, що є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску клапанного типу з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, яка однією напівсферою обперта об внутрішню розточку поршень-прорізної пружини 2, а іншою напівсферою обперта на торець циліндричного штовхача 4, який через виту пружину 5 та опорний штовхач 6 контактує із кулькою 13, що завальцована в законтреному контргайкою 15 регулюючому гвинті 14, який розміщений у законтреній контргайкою 17 регулюючій втулці 16, яка обперта об поршень-прорізну пружину 2, що протилежним торцем обперта, через циліндричний штовхач 9 та пакет тарілчастих пружин 10, об внутрішній торець передньої кришки 8, в якій, в свою чергу, виконано наскрізний отвір прямокутного перерізу, в якому розміщена державка 11, до якої прикріплено різець 12 паралельно або перпендикулярно осі пристрою (на фіг. 1 зображено перпендикулярне кріплення різця). Штуцера 18 і 19, що закріплені на корпусі 1, використовуються для подачі та зливу гідроносія в гідробак 20. В задній кришці 7 встановлена регулююча втулка 16. Робочий цикл гідроімпульсного віброударного пристрою для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним ГІТ клапанного типу здійснюється за такими етапами: 1) зростання тиску робочої рідини (енергоносія) в напірній порожнині А пристрою до рівня, достатнього для перетворення стаціонарного опору, обумовленого попередньою деформацією пружних елементів - поршня-прорізної пружини 2, витої пружини 5 регулятора тиску відкриття ГІТ та пакета тарілчастих пружин 10, і осьовою складовою сили різання Fу ; 2) початок руху поршня-прорізної пружини 2 і зв'язаних з нею інших рухомих елементів пристрою в момент перевищення в порожнині А тиску стаціонарного опору Fу , 3) зростання в порожнині А тиску енергоносія до рівня Fу - тиску відкриття запірного 35 елемента ГІТ (кульки 3) за час переміщення поршня-прорізної пружини 2 на хід h і порушення П герметизації запірного елемента ГІТ, яке спричиняє практично миттєве зростання тиску в проміжній порожнині В до рівня p1 ; 4) оскільки жорсткість k 3 витої пружини 5 регулятора тиску ГІТ значно менше жорсткості пружинної частини k 1 поршня-прорізної пружини 2, і пакета тарілчастих пружин 10, k 3 , то дія тиску енергоносія на всю площу f2 запірного елемента ГІТ спричиняє його прискорений рух на 40 45 50 шляху h д - його додатного перекриття; Г 5) переміщення запірного елемента (кульки 3) на шляху від'ємного перекриття hвГ hГ  h дГ  hвГ і сполучення напірної порожнини А зі зливною С пристрою, яка через штуцер 19 приєднана до гідробака 20 насосної станції привода пристрою (на фіг. 1 умовно не показані); 6) зменшення тиску енергоносія в гідросистемі пристрою, до рівня тиску закриття p 2 пристрою і початок зворотного руху поршня-прорізної пружини 2 та запірного елемента (кулька 3) ГІТ; 7) переміщення запірного елемента 3 ГІТ на хід hГ і поршня-прорізної пружини 2 з   циліндричним штовхачем 9 та системою різця на величину hрз зворотного ходу; 8) початок нового циклу роботи пристрою. На кожному з описаних етапів робочого циклу пристрою мають місце певні співвідношення сил, що діють на ланки пристрою, з яких можна визначити характерні силові та геометричні параметри робочого циклу. Тиск p с стаціонарного опору може бути знайдений з системи нерівностей (див. етап 1): p с  f3  k 2  h02  Fу  k1  f3 ,  p с  f1  k 3  h05  (1) 2 UA 76517 U де h02 - попередня деформація пружинної частини поршня-прорізної пружини 2 та пакета тарілчастих пружин 10, яка регулюється загвинчуванням регулюючої втулки 16; h05 - попередня 5 10 2 деформація витої пружини 5; f3   (d2  d3 ) - робоча площа поршня-прорізної пружини 2 з боку 4 4 2 напірної порожнини A; f1   d1 - площа "відкриття" запірного елемента 3 ГІТ. 4 Потрібне зростання h05 на основі системи (1) можна оцінити за залежністю     h05  f1 (k1  k 2 )h02  Fу /(k 3  f3 )  ( f1 / f3 )  k   h02  Fу / k 3 (2) , де k   k1  k 2 . Момент відкриття ГІТ (етап 3) також можна, за нехтування сили тертя, описати системою нерівностей: p1  k1(h02  h )  k 2 (h02  h )/ f3 П П , (3)   p1  k 3 (h05  hП )/ f1  звідки k   h  k   h02 , (4) p1   05 f1  (k  / k 3 )  f3 де k  k1  k 3 .  Тиск "закриття" ГІТ (етап 6) можна оцінити за формулою: (5) p2  k 3 (h03  h  hГ )/ f2 , П  2 d2 - площа поперечного перерізу запірного елемента ГІТ - кульки 3. 4 Співвідношення між тисками "відкриття" p1 і "закриття" p 2 ГІТ можна установити за допомогою залежностей (4) і (5): k (h  hГ ) f k k k h . (6) p 2  p1 1      3 02  3 П f2 k  k f2 f2   де f2  15 Тиск "закриття" p 2 із врахуванням другої нерівності системи (1) зв'язаний з тиском p с стаціонарного опору залежністю k (h  hГ ) f . (7) p 2  pс 1  3 П f2 f2 Рівень тиску p с стаціонарного опору відносно тиску p1 "відкриття" ГІТ можна установити порівняння залежностей (6) і (7): k k k h (8) pс  p1     3 02 , k k f2   k  k1  k 2 1  k 2 / k1    k  1 - коефіцієнт відносної жорсткості пружної системи k k1  k 2 1  k 2 / k1  силової частини пристрою. Регулювання тиску "відкриття" ГІТ здійснюється за допомогою регулюючого гвинта 14, який через кульку 13, опорний штовхач 6, виту пружину 5 та циліндричний штовхач 4 обпирається об запірний елемент ГІТ (кульку 3). З метою фіксації необхідних налаштування ГІТ регулюючий гвинт 14 контриться контргайкою 15. Зливна розточка С постійно з'єднана із пружинною частиною поршень-пружини 2 - це забезпечує рідинне тертя по всій довжині пружинної частини поршень-прорізної пружини 2. Для регулювання технологічного зусилля в конструкції пристрою передбачена регулювальна втулка 16, яка встановлена в задній кришці 7. Передня кришка 8 слугує одночасно напрямною та опорою. Для підводу та відводу енергоносія з гідробака 20 на корпусі 1 пристрою встановлені штуцера 18 і 19. На державці 11 приєднувальна частина для самоцентрування різця 12 в осьовому напрямку виконана конусом Морзе і, для запобігання кутових переміщень, відфрезеровано бічну поверхню державки 11, яка спряжена з відповідною відфрезерованою канавкою різця 12, закріплено різець перпендикулярно осі пристрою (фіг 1). тут 20 25 30 3 UA 76517 U Можливість закріплення різців паралельно (фіг 2, б) або перпендикулярно (фіг 2, а) осі пристрою, і встановлення пристрою в правій частині різцетримача, наприклад універсального токарного верстата, забезпечує радіальне та осьове віброточіння. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним генератором імпульсів тиску клапанного типу у вигляді гідроциліндра, що містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, в якому встановлено пакет тарілчастих пружин, циліндричний штовхач, задню кришку, передню кришку, в якій розміщена державка різця, до якої прикріплено різець паралельно або перпендикулярно осі пристрою, та штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробаку, який відрізняється тим, що в порожнині підводу енергоносія розміщено поршень-прорізну пружину, в якій розміщена кулька, що є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску клапанного типу з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, яка однією півсферою обперта об внутрішню розточку поршень-прорізної пружини, а іншою напівсферою обперта на торець циліндричного штовхача, який через виту пружину та опорний штовхач контактує із кулькою, що завальцьована в законтреному контргайкою регулюючому гвинті, який розміщений у законтреній контргайкою регулюючій втулці, яка обперта об поршень-прорізну пружину, що протилежним торцем обперта, через циліндричний штовхач та пакет тарілчастих пружин, об внутрішній торець передньої кришки, в якій, в свою чергу, виконано наскрізний отвір прямокутного перерізу, в якому розміщена державка різця. 4 UA 76517 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5