CS198754B1 - Valivě kluzná vedení pracovních jednotek obráběcích strojů. - Google Patents

Description

Vynález se týká valivě kluzného vedení pracovních jednotek obráběcích strojů.

Dosud známá vedení brousicích vřeteníků hrotových i jiných brousicích strojů jsou převážně provedena buá jako cistě kluzná vedení, nebo jako vedeníčistě valivá. Kluzná vedení, která byla používána u starších typů brusek, měla obvykle jednu funkční plochu prizmátickou a druhou funkční plochu rovnou. Hlavními nevýhodami tohoto typu uložení jsou vysoké pasivní odpory, možnost vzniku trhavých pohybů a z toho plynoucí menší přesnost a citlivost přestavování brousicího vřeteníku do pracovního kontaktu s obrobkem. Další podstatnou nevýhodou je nemožnost předepnutí tohoto typu uložení vůči axiální složce řezné síly, působící kolmo na směr pří suvu brousicího vřeteníku. Kluzná vedení jsou dále mimořádně náročná na přesnost výroby. Důležitou výhodou kluzného vedení je naopak jeho schopnost dobře tlumit vznikající kmity bránícího vřet eníku, což se projevuje velmi příznivě na kvalitě povrchu broušeného obrobku. Valivá vedení, která začala být více používána přibližně před dvaceti lety, odstranila řadu nevýhod předcházejících kluzných vedení. Zpočátku byla opět řešena s jednou funkční plochou prizmatickou a s druhou f unkční pl ochou rovnou, ale pozděj i byl a konst rukčně upravena do dvou vzáj emně kolmých dvojic plochých vedení. Velmi výrazně se u nich zlešila předevši m pre snost a citlivost přestavování brousicího vřeteníku, neboť valivá vedení mají velmi nízké pasivní odpory. Při k onst rukční m uspořádání se dvěma dvoj i cemi plochých vedení je rovněž možno tato vedení předepnout vůči axiální složce řezné síly. Výrobní náročnost valivých vedení se však dále zvýšila,

198 754

198 754 protože v případě pri zmatí cké funkční plochy musí mít valivé elementy rozdílné průměry pro rovnou. část a pro pri zmatí ckou část a v případě dvojic plochých vedení je nutno velmi přesně vyrobit osm vzáj emně vázaných funkčních ploch. Hlavní nevýhodou valivých vedení je však jejich neschopnost tlumit vznikající kmity brousicího vřeteníku. Tato nevýhoda při vzrůstajících požadavcích na vysokou přesnost a jakost broušení na moderních brousicích strojích nabyla zásadního významu, a proto se v poslední době začalo používat kombinovaných vedení, ve kterých je vedle hlavního valivého vedení vytvořeno i pomocné vedení kluzné. Dosud známá kombinovaná vedení, která je možno z koncepčního hlediska považovat za nejlepší perspektivní řešení, jsou vytvořena tak, že ke dvěma zákl adní m vzáj emně kol mým dvojicím plochých valivých vedení je připojeno další pomocné tlumící kluzné vedení, nebo tak, že jedno vedení ze dvou původních základních vzájemně vázaných dvojic valivých vedení je provedeno kluzným způsobem. Tato koncepčně nová kombinovaná vedení mají malé pasivní odpory závislé pouze na velikosti předepínací síly, lze je předepnout vůči axiální složce řezné síly a hlavně velmi dohře tlumí vznikající kmity brousicího vřeteníku. Jejich výrobní náročnost je však opět velmi vysoká a je nejméně stejná jako u čistě valivých vedení, neboť v obou dosud známých konstrukčních provedeních kombinovaných vedení je nutno velmi pečlivě a přesně vyrobit minimálně osm vzáj emně vázanýdi funkčních ploch. Další nevýhodou dosavadních kombinovaných vedení je nepohyblivé těžiště předepínací kluzné síly, což není při poměrně velkých zdvizích brousicího vřeteníku během broušení žádoucí z hlediska pot řehné t ůhost i ulo žení .

Uvedené nedost at ky a nevýhody jsou z velké části odstraněny novým uspořádání m val i vě kl uzného vedení pracovních jednotek obráběcích strojů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že levá svislá plocha hranolovitého výstupu vřeteníku je trvale přitlačována přes valivé elementy na svislou plochu zesíleného žebra lože a v pravé svislé ploše hranol ovi t ého výstupku vřeteníku jsou v zahloubeních uloženy tlačné pružiny, opírající se druhým koncem o kluznou střed ní část kluzné deformační lišty, která je přitlačována rovněž trvale přes svou kluznou vrstvu na svislou plochu zesíleného žebra Tože. Velikost a rozložení předpětí mezi levou svislou plochou hranol ovitého výstupku vřeteníku a svislou plochou zesíleného žebra lože a dále mezi kluznou vrstvou kluzné deformační liSty a svislou plochou zesíleného žebra lože jsou přitom určovány počtem a rozmístěním tlačných pružin v zahloubeních v závislosti na vněj ším zatí žení pracovní jednotky obráběcího stroje.

K1 uzná deformační lišta je přítomna obou svých koncích pevně připojena k pravé svislé ploše hranolovitého výstupku vřeteníku upínacími šrouby a v obou částech mezi uchycenými konci a kluznou střední částí skluznou vrstvou je symetricky zeslabena, přičemž ve směru svého pohybu má kluzná deformační lišta vysokou tuhost přesahující 1OON/yum a ve směru kolmém na svislou plochu má naopak velmi malou tuhost nepřesahující 5 N/yum.

Nové kombinované valivě kluzné vedení podle vynálezu vychází z analýzy nedostatků dosud známých kombinovaných vedení, přičemž zachovává hlavní nevýhody a přednosti kombinovaných vedení, tzn. nízké pasivní odpory závislé pouze na velikosti předepínací kluzné síly, velmi dobrá tlumící vlastnosti a možnost předepnutí vůči axiální složce řezné síly. Velikost a působiště potřebné předepínací síly lze snadno volit změnou druhu a počtu normalizovaných tlačných pružin a jejich rozmíst ění m podél kluzné části vedení. Působiště předepínací síly se pohybuje spolu s

198 754 pohyblivou částí stroje, takže účinek předepnutí se během pracovní ho zdvihu, např. brousicího vřeteníku po loži brousicího stroje vůbec nemění. Nejdůležitější nové výhody předmětného valivě kluzného vedení podle vynálezu lze však očekávat ve výrobní sféře. Nové vedení je totiž kompaktní a především snadněji vyrobitelné, nebot vyžaduje přesnou a pečlivou výrobu pouze šesti funkčních ploch z dřívějších osmi vzájemně vázaných funkčních ploch, zatímco zbývající dvě funkční plochy pro kluznou část vedení mohou být vyrobeny s nižší přesností.

Příkladné provedení valivě kluzného vedení pracovních jednotek obráběcích strojů podle vynálezu je znázorněno na výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn příčný svislý řez vedením brousicího vřéteníku hrotové brusky při pohledu zezadu a na obr, 2 je částečný vodorovný řez funkčně nejdůležit ěj ší částí téhož vedení.

Jak vyplývá z výkresů, které představují nejvýznamnější aplikaci předmětu vynálezu ve strojí renské praxi, tvoří valivě kluzné vedení samostatnou uzavřenou skupinu brousicího stroje. Na loži jsou vytvořeny dvě vzájemně paralelní vodorovné plochy 2 a 3, orientované na neznázorněném brousicím stroji kolmo k podélné ose stroje, t zn. kolmo k ose upnutého obrobku. Na vodorovných plochách 2 a 3_ j e prost ředni ct ví m valí vých elementů 4 a 5, které jsou uchyceny v klecích 6 a 7, valivě uložen brousicí vřeteník 8 tak, že na valivých elementech 4 spočívá svou spodní vodorovnou plochou 9 a na valivých elementech 5 spočívá svou spodní vodorovnou plochou 10.

Spodní vodorovné plochy 9 a 10 j sou při t om vyt v ořeny na hranol ovi t ých výstupcích 8a a 8b brousicího vřeteníku 8. Prostřednicí ví m val i vých elementů 4 a 5 je tedy zajištěno valivé uložení brousicího vřetení ku _8 na loži 1_ ve vodorovné rovině. Uložení brousicího vřeteníku 8 ve svislé rovině je provedeno pomocí hranol ovi t ého výstupku 8b. Na levé svislé ploše _11, hranol ovi t ého výstupku 8b je vytvořena funkční plocha pro svislé valivé elementy 12, uchycené v kleci 13.

Proti svislé ploše 11 je na zesíleném žebru la lože 1_ vytvořena odpovídající svislá plocha 14 pro svislé valivé elementy _12, takže ve svislé rovině je brousicí vřeteník 8 uložen na loži 1 prost ředni ct ví m svi sl ých valivých elementů 1 2. Z druhé strany hranol ovi t ého výstupku 8b je na na loži 2 vytvořeno paralelní zesílené žebro lb, na jehož svislé ploše 15, obrácené směrem k hranol ovit ému výst upku 8b, je vytvořena funkční plocha pro kluznou deformační lištu 16. Kluzná deformační lišta_l6 je pevně uchycena k hranol ovi t ému výst upku 8b na jeho pravé svislé ploše 17 prostředni ct ví m upí nací ch šroubů 18. Na obou koncích je kluzná deformační lišta 16 symetricky zeslabena tak, že se svou vlastní deformací může částečně posouvat v prostoru mezi pravou svislou plochou_17 hranol ovi t ého výstupku 8b a svislou plochou 15 zesíleného žebra lb. Uvedená pružná deformace kluzné deformační lišty 16 je vyvolávána několika tlačnými pružinami 19, které jsou uloženy v zahloubeních 20, vytvořených v pravé svislé ploše 17 hrano 1 ovi t ého výstupku 8b, a které se svým druhým koncem opírají o funkční část kluzné deformační lišty 16. Funkční část kluzné deformační lišty 16 je z druhé strany, t zn. ze strany obrácené ke svislé ploše 15 zesíleného žebra lb,opatřena kluznou vrstvou 21 , kterou se již kluzná deformační lišta 16 opírá o svislou plochu 15, a jejíž materiál má ní zký součinitel tření a minimální rozdíl součinitelů t ření za klidu a za pohybu. Vhodná volba materiálu kluzné vrstvy 21 je velmi důležitá, neboť* na jeho vlastnostech závisí do značné míry velikost vznikajících pasivních odporů a odolnost celého vedení proti trhavým pohybům. Kinematicky je brousicí vřeteník 8 spojen s ložem 1_ prostřednictvím naznačeného přísuvového mechanismu 22. Rovněž je naznačeno uložení brousicího kotouče 23

198 754 v brousicím vřeteníku 8.

Prostřednictvím přísuvového mechanismu 22 dochází k posouvání brousicího vřeteníku 8_ s brousi cí m kot pučem 23 po loži 1.. Brousicí vřeteník 8 se při t om pohybuj e po valivých elementech 4 a 5, které tak zachycují hmotnost brousicího vřeteníku _8 a svislou složku řezné síly, vznikající při broušení. Vodorovná složka řezné síly ve směru pohybu brousicího vřeteníku 8 je zachycována pří suvovým mechanismem 2 2. Axiální složka řezné síly, působící ve směru osy brousicího kotouče 23, je zachycována svislými valivými element.y 12a kluznou deformační lišt ou 16. Jakost uložení brousicího vřeteníku 8 ve vodorovné rovině závisí na rovnoběžnosti odpovídajících vodorovných ploch 2 a 3 lože 1 a na rovnoběžnosti spodních vodorovných ploch 9_ a IO brousicího vřeteníku 8. Přesnost těchto funkčních ploch je základním předpokladem pro každé kvalitní uložení brousicího vřeteníku 8, a proto se požadavek na vysokou přesnost uvedených vodorovných ploch 2, 3, 9 a 10 nijak neliší od všech předcházejících známých vedení . Přesnost uložení brousicího vřeteníku 8 ve svislé rovině a zajištění kolmosti jeho přísuvu k ose obrobku, upnutého v brousi cím st roj i , závisí pouze na přesnosti svislé plochy 14,vyt vořené na zesíleném žebru 1 a lože 1_, a dále na přesnosti levé svislé plochy 11 , vytvořené na hranolovft é m výst upku _8b brousicího vřeteníku 8.Právě tímto konst rukční m uspořádání m předmětného valivě kluzného vedení se podstatně zjednodušují nároky na přesnost výroby, nebot pohyblivá svislá p 1 ocha 11 brousi cí ho vřeteníku 8 je trvale přitlačována přes valivé elementy 1 2 na nepohyblivou vodicí svislou plochu 14 lože 1_, při čemž na případné nepřesnosti druhé dvojice svislých ploch 15 a 17 vlastně vůbec nezáleží , protože nepřesnosti jsou vyrovnávány pružnou deformací kluzné deformační lišty 16. Předepínací síla, kterou je přitlačován brousicí vřeteník 8 na nepohyblivou vodící svislou plochu 14, a kterou je současně přitlačována kluzná deformační lišta 16 přes kluznou vrstvu 21 na svislou plochu 15 zesíleného žebra 1 b lože 1^, je nutno volit co nej menší s ohledem na nepříznivý vzrůst pasivních odporů, avšak tak, aby se ve vedení spolehlivě zachytila axiální složka řezné síly. Kmity brousicího vřeteníku 8 ve směru pří suvu jsou t 1 uměny kl uzným t ření m kl uzné vrstvy 21 o svislou plochu 15 zesíleného žebra l_b. Velmi důležitý je přitom způsob upnutí a předepnutí kluzné deformační lišty 16. Vzhledemk tomu, že kluzná deformační lišta 16 je pevně připojena upínací šrouby 18 k brousí cí mu vřet ení ku 8_, má tato deformační lišta 16 vysokou tuhost ve směru pří suvu brousicího vřeteníku 8_, a tedy schopnost zachycovat kmity brousicího vřeteníku 8_ v tomto směru (jedná se o kmity s amplitudou značně menší než např. 1 <um). Tento způsob upnutí kluzné deformační lišty 16 však nebrání její vysoké podddajnost i ve směru kolmém na přísuv brousicího vřeteníku 8, ve kterém je tlačnými p ruži námi 19 vyvozováno pot řebné předpět í . Z popsané f unkce předmětného val.i vě kl uzného vedení je tedy zřejmé, že konstrukční uspořádání tohoto nového typu vedení je provedeno optimálně s minimem použitých konst rukční ch prvků. Nové vedení je výrobně jednodušší a zajištuje plně všechny náročné požadavky, kladené na vedení brousicího vřeteníku moderních brousicích strojů.

Předmětné valivě kluzné vedení lze použít nejen pro uložení brousicích vřeteníků hrotových a jiných brusek nebo pro uložení pracovních jednotek dalších obráběcích strojů, ale je možno je použít i v dalších aplikacích ve strojírenství, např. u přístrojů, kde působí na vedení malé síly ve směru jeho předepnutí , a kde je požadována vysoká přesnost a citlivost pohybu za současného velmi dobrého tlumení tohoto pohybu.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1 . Valivě kluzné vedení pracovních jednotek obráběcích strojů, sestávající z valivých prvků, tlumicích prvků s předepínacích prvků, vyznačené tím, že levá svislá plocha /11/ hranolovitého výstupku /8b/ vřeteníku /8/ je trvale přitlačována přes svislé valivé elementy /12/ na svislou plochu /14/ zesíleného žebra /la/ lože /1/ a v pravé svislé ploše /17/ hranol ovi t ého výstupku /8b/ vřeteníku /8/ jsou v zahloubeních /20/ uloženy tlačné pružiny /19/, opírající se druhým koncem o kluznou střední část kluzné deformační lišty /16/, která je přitlačována rovněž trvale přes svou kluznou vrstvu /21/ na svislou plochu /15/ zesíleného žebra /lb/ lože /1/, přičemž velikost a rozložení předpětí mezi levou plochou /11/ hranol ovi t ého výstupku/8b/ vřeteníku /8/ a svislou plochou /14/ zesíleného žebra /la/ lože /1/ a dále mezi kluznou vrstvou /21/ kluzné deformační lišty /16/ a svislou plochou /15/ zesíleného žebra / lb/ lože /1/ jsou určovány počtem a rozmíst ěním tlačných pružin /19/ v zahloubeních /20/ v závislosti na vně j ší m zat í žení pracovní jednotky obráběcího stroje.
2. 2. Valivě kluzné vedení pracovních jednotek obráběcích strojů podle bodu 1, vyznačené tím, že kluzná def ormační 1 i št a /16/ je na obou svých konci ch pevně při poj ena k pravé sví sl é ploše /17/ hranol ovi t ého výstupku, /8b/ vřeteníku /8/ upínacími šrouby /18/ a v obou částech mezi uchycenými konci a kluznou střední částí s kluznou vrstvou /21/ je symetricky zeslabena, přičemž ve směru svého pohybu má kluzná deformační lišta /16/ vysokou tuhost přesahující 1OO N//m a ve směru kolmém na svislou plochu /17/ má naopak velmi malou tuhost nepřesahující 5 N//um.