CS197097B1 - obráběcí stroj pro neeeustružnieké operace na rotačních součástech - Google Patents

Abstract

Vynález se týká obráběcího stroje pro neeeustružnieké operace na rotačních součástech

Description

Vynález se týká obráběcího stroje pro neeeustružnieké operace na rotačních součástech.

Dosavadní úvahy · zvyáování produkčnosti obráběcích strojů pro výrobu technologicky náročných rotačních součástí,například součástí přírubových,vedou ke snahám,aby na jednom technologické» pracovišti,představovaném např.speciálním obráběcím strojem,byly obrobeny nejen obě strany součásti,ale aby při tomtéž upnutí byly provedeny i nesouatružnické operace,jako například mimoosé a příčné vrtání,řezání závitů,zahlubování,frézování a protahování nebo protlačování.Tyto snahy se projevují jak v sériové,tak i v kusové výrobě.

Rotační součásti,a zejména součásti přírubového tvaru,nelze téměř nikdy úplně obrobit na jedno upnutí.Ale vhodnou kombinací některých obráběcích operací lze počet upnutí součásti omezit. Již řadu lot jsou známa taková provedení soustružniekýoh strojů,které kromě běžných soustružniekýeh eperaoí dovolují provést v jednom upnutí i obrábění mimoesýeh otvorů,frézování některých typů rovlnnýeh pleeh,v některých případech i povrchové - zejména vysokofrekvenční kalení apod.řro íiríí použití ve výrobě přírubových rotačních součástí se přete řečí obráběcí stroje s číslicovým řízením pro tyto základní technologie:

vnějěí a vnitřní soustružení, obrážení jednoduchých drážek (u přírubevýeh součástí je možno vyjádřit jejich četnost 12 - 13 Á), obrábění mimoesýeh otvorů kolmých nebo rovnoběžných vzhledem k ose obrobku a

197 097

197 097 frézování některých rovinných ploch.

Takové číslicové řízené seustružnické stroje zajišřují při jeinom upnutí ©soustružení součásti, jakož i proveiení určitého rozsahu nesouetružnickýeh operaol.čímž se sníží počet upnutí a oiatraní se přlsluéná část mezioperační manipulace.To však za eenu komplikovanějčího řečení kinematiky eoustružniekého stroje,což veie ke zvyéování pořizovací ceny takového stroje.V posleiní Aobě je možno mezi těmito stroji pozorovat tyto koncepce:

Několikaprofesní soustružnický stroj se ivéma vřeteníky v ose stroje,které mají funkci Aělicí hlavy a automatickým polohováním,popřipaiě jeien z nich je vybaven opěrným hrotem.Nástrojová hlavice je vybavena iržáky jak pre soustružnické,tak pro frézovací a vrtaoí nástroje,které jsou uloženy v zásobníku.Automatickým přepínáním obrobků z jeinoho upínače Ao Aruhého je možno součásti opracovávat z obou stran.

Jiné koncepční uspořáAání přeistavuje několikaprofesní soustružnický stroj,vybavený nástrojovým vřeteníkem ae ivěma revolverovými hlavicemi - jeAnou pro soustrušnické a Aruhou pro nesoustružnické operace a se zásobníkem a výměníkem nástrojů.Upínací vřeteno obrobkového vřeteníku má opět celou řaAu otáčkových možností,je teAy poháněno několikastupňovou skříní,a navíc je jeětě polohově ustavovatelné.Při prováAění soustružnickýeh operací a při prováAění operací nesoustružnickýoh musí přirozeně být jeAna z oboz funkcí jeho složitých mechanismů vyřazována z provozu a přitom revolverové hlavice a jejich vřeteník musí také zaujímat různé polohy.

UveAené a AosuA známé záklaAní koncepce několikaprofesních soustružnickýeh strojů,určených i pro nesoustružnické operace,jako je vrtání,řezání závitů a frézování,umožňuji sice víceprofesní opracování obrobku na jeAno upnutí,ale jejich technické řečení nemůže být ekonomicky využito. Jestliže jAe o součásti běžného strojírenství,teAy rotační součásti nejběžnějiíoh typů, potom jAe o jejich průměry Ao 25® mm.Tomu také oApovíAají shora popsané koncepce známých řečení několikaprofesních strojů eoustružniekého typu.Rozborem součástkové záklaAny tohoto oboru součástí vychází mezi neaoustružnickými a soustružnickými operacemi poměr spotřeby práee přibližně 1 : 8.Z toho vyplývá,že kombinované stroje soustružničké s možností proveAení nesoustruž nických operací 7/8 času soustruží a 1/8 času prováAějí nesoustružnické operace.Tato situaee je ve skutečnosti jeětě obměněna tím,že je technologicky prokázáno,že z frézovacích a vrtacích operací se Aá na několikaprofesní obráběcí stroj převést jen něco přes jejich polovinu.

Pro běžné rotační součásti vyžaAujíoí i nesoustružnické operace pro svou úplnou tělesnou realizaci je proto naproste nevhoAné aplikovat několikaprofesní stroje,neboř tyto poAle rozboru součástkové záklaAny musí být komplikovaně řečeny jenem proto,aby oca 1· - 13 % svího pracovního času spotřebovaly na nesoustružnické operace.Přitom v AůsleAku své komplikované konstrukce jsou takové několikaprofesní stroje o 4· - 5· % Aražčí,jsou časově náročnějčí na seřízení a AelaAění peogramu a přirozeně jsou náročnějčí i na ÚAržbu.Sále tím,že včeehny operaee se prováAějí na jeAnom několikaprofesním stroji,a to postupně,nemůže být výaleAný čas pracovního ehoiu kratčí než za použití klasické technologie obrábění na konvenčních univerzálních nebo číslicově řízených strojích.Snížení celkového výrobního času nastane pouze vlivem snížení počtu upnutí a objemu mezioperační manipulace.K nevýhoAám těchto AosuA známýeh koncepcí několikaprofeeníoh strojů patří i ta skutečnost,že jejieh vřetena i pesuvevé jeAnotky musí být Aimenzovány

197 097 pre extrémní řezné odpory,tj.pro odpory při hrubování obrobku á pro vrtání da plného materiálu. Přitom univerzálnosti takového stroje nelze také plné využit,pretože prakticky nelze provést kompletní obrobení od hrubování součásti až po její dokončující operace na jednom stroji už z důvodů nevhodné umístěných konstrukčně-teohnologických prvků,rozměrové a tepelné stabilizace obrobku,nutnosti přerušeni technologického pochodu tepelný» zpracováním apod.

Uvedené nedostatky odstraňuje řešení koncepce obráběcího stroje pro nesoustružnieké operace na rotačních součástech podle vynálezu,který je jako příklad možného efektivního řešení znázorněn na výkrese,na němž na obr.l je jeho nárys,na obr., 2 půdorys a na obr.3 bokorys.

Podstata vynálezu spočívá v tom,že obráběcí stroj prs nesoustružnieké operace na rotačních součástech,vybavený obrobkovým vřeteníkem s upínacím vřetenem a alespoň jedním otočným,na křížovém euportu uspořádaným nástrojový® vřeteníkem vybaveným na něm otočně a nepřesuvně uspořádaným zásobníkem nástrojů a přesuvným a otočným výměníkem těchto nástrojů k přenášení nástrojů mezi vřetenem tohoto nástrojového vřeteníku a úložnými pouzdry zásobníku,má upínací vřeteno ©hrobkového vřeteníku pouze ustavitelné v úhlových polohách své natáčivé schopnosti a je vybaveno ústrojím pro pohon jedinými podávacími otáčkami,přičemž oba alternativní pohyby tohoto upínacího vřetene jsou alternativně blekovatelné.

Dále je na vynálezu podstatné i to,že takový stroj.vybavený navíc druhým obrobkovým vřeteníkem, postaveným zrcadlově z druhé strany křížového euportu v ose prvého obrobkového vřeteníku, má prvý ©hrobkový vřeteník polohově natáčivý kolem vertikální osy,polohovatelný ve dvou polohách ležících v jedné přímce kolmé na tuto vertikální osu a je opatřen alespoň jedním dalším souosým,popřípadě paralelním upínacím vřetenem s upínačem na opačné straně vzhledem k upínači !

prvého obrobkového vřetene.

Výhody poskytované vynálezem spočívají předně v tom,že jeho technologická využitelnost je plně v relaci s jeho pořizovacími náklady a v jeho koncepci se nevyskytují žádné prvky,které by nebyly trvala využívány.Stroj sám nesoustruží součásti podrobované dalším nesoustružnickým operacím,nýbrž je koncipován pouze z hlediska těchto přídavných operací.V důsledku toho je jeho konstrukce jednoduchá,na údržbu nenáročná,a proto také spolehlivá.Uváží-li se,že nesoustružnické operace na soustružených,tedy rotačních součástech představují cca 10 - 13 $ časového nárobku,tj.přibližně 1/8 z celkové spotřeby času na kompletní technologické třískové opracování součástí rotačního tvaru,potom stačí 1 stroj pro tyto doplňkové operace na sedm soustruhů. Kdyby na stejnou produkci mělo být použito strojů několikaprofesníeh,které by prováděly i hlavní práci na obrobku,tj.jeho soustružení,byly by náklady na tyto stroje o hodnotu tří až čtyř strojů podle vynálezu vyšší.Přitom by byla jejich údržba složitější a častější,protože složitější mechanika ssekou nese přirozeně i častější poruchy.A navíc,jak vyplyne z následujícího popisu příkladu konkrétní koncepce stroje podle vynálezu,lze ke konstrukci předmětného stroje použít stejných prvků jako pro soustruh,který má odpovídat technologickým nárokům na soustružení daných součástí.To má pro údržbu i obsluhu stroje značný význam,neboť ve většině celků jde o stroj shodný.Pro výrobce to znamená zvýšení sériovosti a zefektivnění výroby.

Blíže vyniknou tyto výhody na podkladě popisu zmíněného příkladu koncepčního řešení stroje podle vynálezu,znázorněného na výkresech.

Stroj pro provádění neeoustružnických operací na soustružených,tj.rotačních součástech,

i.

197 097 sestává z lože 1 (obr.1 až 3),na němž jsou upravena podélná vedení 2 (obr.2,3) saní J a příčnými vedeními £ (ebr.l až 3) pře příčný suport χ. Saně J jsou poháněny servopohonem 6 (obr.1 až 3) β pohybovým žroubem χ (obr.2).Podobně je poháněn i příčný suport 2, z jehož pohonu je na obr.2 patrný pouze eervomotor 8. Saně J a příčný suport χ tvoří tedy celek,který je obvykle označován jako křížový suport.K loži 1 je neznázorněnými prostředky připojen stojan 2 (obr.1,2) nesoucí obrobkový vřeteník 19 s alespoň jedním upínacím vřetenem 11.V popisovaném příkladu koni· cepčního řešení stroje podle vynálezu je obrobkový vřeteník 1· vybaven dvéaa upínacími vřeteny 11 a 11' vybavenými upínači 12 a 12' (obr.1,2)pro obrobené rotační součásti 13.na niehž se mají provést nesouBtružnieké operace.Jedno z těchto vřeten,například upínací vřeteno 11.umožňuje obrábění součásti 13 z jedné strany,zatímco druhé upínací vřeteno 11'.do jehož upínače 12' se součást 13 upne opačnč,umožňuje potom obrábiní této součásti 13 z druhé strany.Přitom obč upínací vřetena 11 a 11' jsou spolu rovnoběžná a leží v jedné horizontální rovině,ale mohou být přirozeně i souosá.Je-li tedy obrobkový vřeteník 19 vybaven dvěma upínacími vřeteny 11 a ll^-*. potom je otočný kolem vertikální osy 14 (obr.1),vlastně polohově natáčivý,přičemž je polohovatelný ve dvou polohách ležících v jedné přímce kolmé na tuto vertikální osu 14.Mechanismy pro jeho natáčení a polohování jsou známy,například dvojiee do sebe zapadajících ozubů,uspořádaná v přímce rovnoběžné s osou 15 nebo osami 15 a 16 upínacích vřeten 11 a 11' jednak na pevném stojanu 2«jednak na otočně polohovatelném obrobkovám vřeteníku 19.

ΑΪ už je obrobkový vřeteník 19 opatřen jedním nebo dvěma upínacími vřeteny 11.11'.jsou jeho poháněči mechanismy omezeny pouze na jediný převod,který poskytuje upínacímu vřetenu 11.a popřípadě i upínacímu vřetenu 11' pouze jediné plynulé otáčky,totiž otáčky podávači,nutné k tomu,aby se popřípadě ©mačkané čelisti upínačů 12.12'daly přímo na stroji opravit přesoustražením nebo přebrouíením.Jinak mají upínací vřetena 11.11' jen možnost natáčení do potřebných úhlových poloh,tedy jsou vybavena pouze mechanismem pro úhlově polohové stavění.Tento mechanismus není právě tak jako mechanismus jediného plynulého otáčeni upínacích vřeten 11.11' na výkresech znázorněn,protože se vychází z toho,že v daném případě jde o koncepční řečení stroje a jeho zmíněné mechanismy mohou být nejrůznějčího druhu.Proto jejich řečení nezapadá do rámce popisovaného vynálezu.

Na křížovém suportu,tvořeném podélně pohyblivými saněmi J a příčným suportem 2 je uspořádán nástrojový vřeteník 17 (obr.1 až 3),vybavený vřetenem 18 (obr.1,3) poháněným elektromotorem 19 (obr.2,3) přes známé,na výkresech neznázorněné převody uspořádané uvnitř jeho skříně.

Na její horní stěně je otočně kolem vertikální osy 26 uchycen polohově aretovatelný zásobník 29 obráběcích nástrojů 21 pro nesoustružnieké operace (obr.1,2,3),kteréžto nástroje jsou v zásobníku 29 uloženy do sklopných pouzder 22.Mezi zásobníkem 29 a horní stěnou nástrojového vřeteníku 17 je přesuvný a otočný výměník 23 nástrojů 21.který.opatřený hákovitými chapadly o sobě známé konstrukce,vysouvá sklopený nástroj 21 z úložného pouzdra 22 zásobníku 29 těchto nástrojů,a po přetočení do příslušné polohy zasouvá do vřetene 18 nástrojového vřeteníku 1£.Rovněž tak jeho účelem je vysouvání nástroje 21 z vřetene 18 a jeho přenos a zasunutí do úložného pouzdra zásobníku 29.

Stroj podle uvedeného popisu je ovládán systémem numerického řízení,který,opět jako e sobě

197 097 známý,není na výkresech znázorněn.

Koncepce stroje umožňuje zabudování transportéru třísek 2£,který z prostoru leže 1 vynáší obráběním vznikající třísky přímo do neznázorněné podstavené nádoby na odpad.Proti odlétajícím třískám,popřípadě proti edstřikujíoí chladicí kapalině může být obsluhující stroje chráněn Kryty 2J (obr.3).

Popsaný stroj pro nesoustružnieké operace na soustružených,tedy na rotačních součástech umožňuje svým řešením zařazení do pružného výrobního systému¹ soustružnických strojů,a to při minimálním rozsahu neproduktivníeh časů,zvláště je-li vybaven dvěma upínacími vřeteny 11 S-llí· Zatímco na obrobku 1J upnutém prvým vřetenem 11 se provád-ějí nástroji 21 postupně vyměňovanými mezi úložnými pouzdry 22 jejich zásobníku 29 λ vřetenem 18 předepsané nesoustružnieké operace, může být do druhého upínacího vřetene 11' upnut další obrobek,Čímž se neproduktivní čas spojený s touto manipulací překrývá produktivním časem při obrábění součásti upnuté v prvém upínači 12.

V případě nutného obrábění součásti 13 z obou stran jo možné i jiné řešení spočívající v tom,že lože 1 se opatří prodlouženými podélnými vedeními 2,na nichž se zrcadlově k prvému obrobkovému vřeteníku 1> souose,ale z druhé strany křížového suportu,tj.z druhé strany saní J ⁴ příčného suportu 2 uspořádá druhý obrobkový vřeteník,přosuvný po tomto podélném vedení 2,který do svého upínače převezme z jedné strany v prvém ©hrobkovém vřeteníku 1> obrobenou součást 13. na které se po otočení nástrojového vřeteníku 1J do příslušné úhlové polohy,a po jeho zaarotování provedou patřičné nesoustAižnioké operace z druhé strany.

Claims (2)

1. •bráběoí stroj pre nesoustružnieké operace na rotačních součástech,s ©hrobkovým vřeteníkem vybaveným upínacím vřetenem a alespoň jedním otočným,na křížovém suportu uspořádaným,nástrojovým vřeteníkem vybaveným na něm otočně a nepřesuvně uspořádaným zásobníkem nástrojů a přesuvným a otočným výměníkem těchto nástrojů k přenášení nástrojů mezi vřetenem tohoto nástrojového vřeteníku a úložnými pouzdry zásobníku,vyznačený tím,že upínací vřetene (11) obrobkovéhe vřeteníku (1·) je pouze ustavitelné v úhlových polohách své natáčivé schopnosti a je vybaveno ústrojím pro pohon jedinými podávaoími otáčkami,přičemž oba alternativní pohyby tohoto upínacího vřetene (11) jsou alternativně blekevatelné.

2. tbráběoí stroj podle bodu 1,vyznačený tím,že jeden obrobkový vřeteník (1·) je polohově natáčivý kolem vertikální osy (14),polohovatolný ve dvou polohách ležících v jedné přímce kolmé na tuto vertikální osu (14) a je opatřen alespoň jedním dalším souosým,případně paralelním upínacím vřetenem (11') s upínačem (12') na opačné straně vzhledem k upínači (12) prvého ©hrobkového vřetene (11). ³