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, в якому у 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 півсферою 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 стакані, що закріплений в розточці корпуса, який через прорізну пружину, яка контактує через плунжер із внутрішньою розточкою поршень-прорізною пружиною, що протилежним торцем обперта, через пакет тарілчастих пружин, об дно внутрішньої розточки корпуса, в якій в свою чергу виконано наскрізний отвір прямокутного перерізу, з дренажним отвором а, в якому розміщена державка різця. UA 72257 U (54) ГІДРОІМПУЛЬСНИЙ ВІБРОУДАРНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ РАДІАЛЬНОГО ТА ОСЬОВОГО ВІБРОТОЧІННЯ З ВБУДОВАНИМ ОДНОКАСКАДНИМ ГЕНЕРАТОРОМ ІМПУЛЬСІВ ТИСКУ КЛАПАННОГО ТИПУ UA 72257 U UA 72257 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області машинобудування, а саме призначена для механічної токарної обробки деталей, що виготовляється 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 корпусу 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 супорта верстата, та складність реалізації віброударного режиму навантаження різця. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, є гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння зі вбудованим генератором імпульсів тиску, що містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата та порожниною підводу енергоносія розміщено золотник-прорізна пружина, 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 штуцери для подачі гідронасосом енергоносія і зливу його в гідробак (патент на корисну модель № 63958, МПК (2011.01), В23В1/00). Недоліком пристрою є відносно невелика потужність. В основу корисної моделі поставлена задача створення гідроімпульсного віброударного пристрою для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним генератором імпульсів тиску (ГІТ) клапанного типу, в якому за рахунок введення нових конструктивних рішень досягається можливість використання пристрою для більших технологічних зусиль. Поставлена задача вирішується тим, що гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним ГІТ клапаного типу складається з корпуса квадратного перерізу, в якому виконано дренажний отвір а, з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата та порожниною підводу енергоносія, яка містить поршень-прорізну пружину, в якій розміщена кулька, що є запірним елементом однокаскадного ГІТ з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, яка однією півсферою обперта об внутрішню розточку поршень-прорізної пружини, а іншою півсферою обперта на сферичний торець циліндричного штовхача, який через виту пружину та опорний штовхач, контактує із кулькою, що завальцьована в, законтреному контргайкою, регулюючому гвинті, який розміщений у стакані, що закріплений в розточці корпуса, на якому закріплено штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробака, який через прорізну пружину, що контактує через плунжер із внутрішньою розточкою поршень-прорізною пружиною, яка протилежним торцем обперта, через пакет тарілчастих пружин, об дно внутрішньої розточки корпуса, в якій в свою чергу виконано отвір прямокутного перерізу, в якому розміщується державка різця різцеприєднувальна частина якої, виконана у вигляді конуса Морзе і, для запобігання кутових переміщень, відфрезоровано бічну поверхню різцеприєднувальної частини, що спряжена з 1 UA 72257 U 5 10 15 20 25 30 35 40 відповідною відфрезерованою канавкою різця, закріплено різець паралельно або перпендикулярно (на фіг. 1-3 зображено перпендикулярне кріплення різця) осі пристрою. На фіг. 1-3 зображено повздовжній розріз гідроімпульсного віброударного пристрою для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним ГІТ клапанного типу, на фіг. 4-5 зображено положення пристрою для здійснення осьового (фіг. 4) та радіального віброточіння (фіг. 5). Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння з вбудованим однокаскадним ГІТ клапанного типу має вигляд гідроциліндра, і складається (фіг. 13) 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 11, що є запірним елементом однокаскадного ГІТ клапанного типу з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, яка однією півсферою обперта об внутрішню розточку поршень-прорізної пружини 2, а іншою півсферою обперта на сферичний торець циліндричного штовхача 7, який через виту пружину 6 та опорний штовхач 17, контактує із кулькою 8, що завальцьована в, законтреному контргайкою 9, регулюючому гвинті 10, який розміщений у стакані 5, що закріплений в розточці корпуса 1, який через прорізну пружину 4, що контактує через плунжер 3 із внутрішньою розточкою поршень-прорізної пружини 2, яка протилежним торцем обперта, через пакет тарілчастих пружин 12, об дно внутрішньої розточки корпуса 1, в якій в свою чергу виконано отвір прямокутного перерізу, що спряжений за ходовою посадкою з державкою 16 різця 18, різцеприєднувальна частина якої, виконана у вигляді конуса Морзе і, для запобігання кутових переміщень, відфрезоровано бічну поверхню різцеприєднувальної частини, що спряжена з відповідною відфрезерованою канавкою різця 18, закріплено різець паралельно або перпендикулярно (на фіг. 1-3 зображено перпендикулярне кріплення різця 18) осі пристрою. Для вирівнювання тиску в порожнині, яка утворена спряженням державки 16 різця 18 з корпусом 1, виконано дренажний отвір а, який з'єднаний з атмосферою. Штуцера 13 і 14, що закріплені на корпусі 1, використовуються для подачі та зливу гідроносія в гідробак 15. 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, прорізної пружини 4, витої пружини 6 регулятора тиску відкриття ГІТ та пакета тарілчастих пружин 12, і осьовою складовою сили різання Fy; 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 рс (рА≥рс); 3) зростання в порожнині А тиску енергоносія до рівня рА≥р1 - тиску відкриття запірного елемента ГІТ (кульки 11) за час переміщення поршня-прорізної пружини 2 і зв'язаних з нею ' рухомих елементів на хід hП і порушення герметизації запірного елемента ГІТ, яке спричиняє практично миттєве зростання тиску в проміжній порожнині В до рівня р1; 4) оскільки жорсткість k1 витої пружини 6 регулятора тиску ГІТ значно менше жорсткості пружинної частини k2 поршня-прорізної пружини 2, прорізної пружини 4, k3 і пакета тарілчастих пружин 12, k4, то дія тиску енергоносія на всю площу f 2 запірного елемента ГІТ спричиняє його прискорений рух на шляху hд - його додатного перекриття; Г 45 5) переміщення запірного елемента (кульки 11) на шляху від'ємного перекриття hв Г ( hГ  hд  hв ) i сполучення напірної порожнини А зі зливною С пристрою, яка через штуцер 14 Г 50 55 Г приєднана до гідробака 15 насосної станції привода пристрою (на фіг. 1-3 умовно не показані); 6) зменшення тиску енергоносія в гідросистемі пристрою, до рівня тиску закриття р2 пристрою і початок зворотного руху поршня-прорізної пружини 2 і зв'язаного з нею системи різця (позиції 16 і 18) та запірного елемента (кулька 11) ГІТ; 7) переміщення запірного елемента 11 ГІТ на хід hГ і поршня-прорізної пружини 2 з системою різця на величину hpз зворотного ходу і ударна взаємодія різця із заготовкою, що обробляється, та пакетом тарілчастих пружин 12, яким ця взаємодія регулюється; 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 рс стаціонарного опору може бути знайдений з системи нерівностей (див. етап 1): 2 UA 72257 U pc  f3  k 4  h02  Fy  k 2  k 3   f   , (1)  pc  f1  k1  h06  5 де h02 - попередня деформація пружинної частини поршня-прорізної пружини 2, прорізної пружини 4 та пакета тарілчастих пружин 12, яке в пропонованій конструкції є постійним i досягається загвинчуванням стакана 5 до упора; h06 - попередня деформація витої пружини 6; f3  f1  10  2 2  d4  d  - робоча площа поршня-прорізної пружини 2 з боку напірної порожнини A; 4 3  2 d1 - площа "відкриття" запірного елемента 11 ГІТ. 4 Потрібне зростання h06 на основі системи (1) можна оцінити за залежністю h06=f1[(k2+k3-k4)h02-Fy]/(k1·f3)=(fl/f3)·[kΣ·h02-Fy/k1], (2) де kΣ=k2+k3-k4. Момент відкриття ГІТ (етап 3) також можна, за нехтування сили тертя, описати системою нерівностей: ' ' p1  [(k 2  k 3 )(h02  hП )  k 4 (h02  hП )] / f3  , (3)  '  p1  [k1(h06  hП )] / f1  звідки 15 p1  k '2  h06  k   h02 , (4) f1  (k 2 / k1)  f3 де k '  k 2  k 3  k 4 . Тиск "закриття" ГІТ (етап 6) можна оцінити за формулою: ' p2  [k1(h06  hП  hГ )] / f2 , (5) де f2  20  2 d2 - площа поперечного перерізу запірного елемента ГІТ - кульки 11. 4 Співвідношення між тисками "відкриття" р1 і "закриття" р2 ГІТ можна установити за допомогою залежностей (4) і (5): p2  p1 ' f1 k  k  k1h02 k1(hП  hГ ) . (6)  '  '   f2 k  k  f2 f2 Тиск "закриття" р2 із врахуванням другої нерівності системи (1) зв'язаний з тиском рс стаціонарного опору залежністю 25 p2  pc ' f1 k1(hП  hГ ) . (7)  f2 f2 Рівень тиску рс стаціонарного опору відносно тиску р1 "відкриття" ГІТ можна установити порівняння залежностей (6) і (7): pc  p1 k k  тут 30 35 40 k' k'  k  k1h02 , (8)  f2 k' k2  k3  k 4 1 [k 4 /(k 2  k3 )]   k  1 - коефіцієнт відносної жорсткості пружної системи k 2  k3  k 4 1 [k 4 /(k 2  k3 )] силової частини пристрою. Регулювання тиску "відкриття" ГІТ здійснюється за допомого регулюючого гвинта 10, який через кульку 8, опорний штовхач 17, виту пружину 6 та циліндричний штовхач 7 обпирається об запірний елемент ГІТ (кульку 11). З метою фіксації необхідних налаштування ГІТ регулюючий гвинт 10 контриться контргайкою 9. Зливна розточка С постійно з'єднана із пружинною частиною поршень-пружини 2 та через лиски на циліндричному штовхачі 7 із внутрішньою порожниною плунжера 3, в якій працює прорізна пружина 4 - це забезпечує рідинне тертя по всій довжині пружинної частини пристрою. На державці 16 приєднувальна частина для самоцентрування різця 18 в осьовому напрямку виконана конусом Морзе і, для запобігання кутових переміщень, відфрезеровано бічну поверхню державки 16, яка спряжена з відповідною від фрезерованою канавкою різця 18, закріплено різець перпендикулярно осі пристрою (фіг. 1-3). 3 UA 72257 U Можливість закріплення різців паралельно (фіг. 4) або перпендикулярно (фіг. 5) 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, який містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, в якому розміщені державка різця, на якій закріплено різець паралельно або перпендикулярно осі пристрою, регулюючий гвинт з контргайкою, пакет тарілчастих пружин, циліндричний штовхач та штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробака, 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 півсферою 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 стакані, що закріплений в розточці корпуса, який через прорізну пружину, яка контактує через плунжер із внутрішньою розточкою поршень-прорізною пружиною, що протилежним торцем обперта, через пакет тарілчастих пружин, об дно внутрішньої розточки корпуса, в якій в свою чергу виконано наскрізний отвір прямокутного перерізу, з дренажним отвором а, в якому розміщена державка різця. 4 UA 72257 U 5 UA 72257 U Комп’ютерна верстка M. Мацело 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 6