CS203118B2 - Machine tool with rotating tool spindle - Google Patents

Description

Vynález se týká obráběcích strojů s rotujícím nástrojovým vřetenem.

U některých obráběcích strojů s rotujícím nástrojovým vřetenem, zejména u frézek, může řezná síla prudce klesnout z vysoké hodnoty na nulu a poté stejně náhle vzrůstat na počáteční hodnotu. Dochází k tomu zejména při obrábění čela, když břit zabere s plochou obrobku, jak je to nevyhnutelné na začátku každého záběru; stejná změna nastává, když se pracuje s frézou s přímými zuby nebo se šroubovitým ostřím s malým stoupáním, jako je tvarová fréza nazývaná podsoustružená, kde zub zabírá pokaždé celou svou Šířkou.

Tento úkaz, nazývaný přerušovaný řez, vyvolává klepání ozubených kol hnacího převodu, což vydává nepříjemný hluk a způsobuje nebezpečí zlomení ostří nástroje, když se ve chvíli svého záběru na krátký okamžik zastaví a poté utrpí jakoby ránu kladivem, když se náhle fe vymezí vůle v hnacím převodu.

Je známo, že setrvačník, umístěný na vřetenu stroje nebo na hřídeli uloženém před vřetenem a spojeném s ním bez vůle, je vhodným prostředkem k odstranění této závady.

*

Avšak k tomu, aby byl takový setrvačník účinný, musí být značně velký a proto bývá často namontován na zadní části vřetena na volném vzduchu; to vylučuje použití setrvačníku na univerzálních frézkách, kde musí být vřeteno nastavitelné do všech směrů. Z důvodu účinnosti bývá setrvačník někdy uložen na hnacím hřídeli, jenž se otáčí rychleji než vřeteno· Převod na vřeteno pak nesmí mít větší vůli. Mimoto, jestliže je setrvačník užitečný pro frézy s poměrně velkým průměrem, kdy se vřeteno otáčí pomalu, může být škodlivý a dokonce i nebezpečný, když se vřeteno otáčí rychle. Energie, potřebná k uvádění setrvačníku do rychlosti, je pak příliš velká právě tak jako energie potřebná k zastavení; mimoto z důvo20J11tí dů bezpečnosti musí se dát vřeteno zastavit v případě poruchy téměř okamžitě. Obráběcí stroj s rotujícím nástroovvým vřetenem a nejméně s jedním setrvačníkem poháněným hnacím hřídelem vřetene podle vynálezu odstraňuje tyto nedostatky. Podstata vynálezu spočívá v tom, ie mezi vřetenem a setrvačníkem je vloženo třecí převodové soukolí obsahující nejméně jednu hnací kladku setrvačníku, která je v třecím záběru nejméně s jednou kladkou nesenou vřetenem, a ke vzájemnému přitlačování a oddalování kladek pohonu je stroj opatřen spojkou.

Při tomto uspořádání se setrvačník může při volbě vhodných průměrů jednotlivých kladek otáčet rycUlostí.několíkonásoroě větší, nei vřeteno, převod na setrvačník a ze setrvačníku na vřeteno je zcela bez vůle a setrvačník lze vypojjt, když jeho chod již není užitečný nebo nebezpečný, a kinetická energie přenášená na vřeteno může nabývat dvou hodnot, jedné velmi velké při unášení setrvačníku a druhé zanedfabtelné, když setrvačník není unášen.

Ve stroji s jedním nebo dvěma setrvačníky může být hnaci kladka setrvačníku upevněna ’ na Viděli, který nese na každém konci setrvačník a je uložen v ložiskách ve výstředném pouzdru, jehož páka je v záběru s ovládací vačkou. Přitom je výstředné pouzdro uloženo ve spojovacích bočnicích, které jsou výkyvné spojeny s krytem stroje a leží po obou stranách , hnacích kladek.

Podle dalšího provedení vynálezu může u stroje s jedním setrvačníkem tvořit jeho hnací kladka centrální kolo třecího planetového soukooí a je v záběru se satelity, jejichž unášeč je upevněn na vřetenu a které jsou v záběru s planetovým věncem, přičemž stroj je opatřen brzdou k zastavení planetového věnce. V tomto případě hnací kladka, satelity a planetový věnecmohou mít vzájemně rovnoběžné osy a na obvodu planetového věnce jsou po stranách neotočoě uloženy pohyblivé kruhové příruby k jeho zabrzdění, nebo má planetové soukolí kuželové satelity a neotočný planetový věnec je uložen posuvně ve směru rovnoběžném s osou vřetena mezi záběrnou polohou se satelity a odpojenou polohou. Brzdění a odbrzSováoí se v obou provedeních provádí například hydraulicky.

Aby bylo možno mnO-t velikost kinetické energie přenášené na vřeteno mezi třemi definovaoými hodnotami, je podle ^nálezu mezi setrvačníkem a planetovým věncem třecího planetového soukoof umístěna elektromagnetická spojka pro připojení planetového věnce k setrvačníku při otáčení, a mezi planetovým věncem a krytemstroje je umstěna elektromagnetická brzda k zastavení planetového věnce.

Elektroeадnotická spojka je s výhodou vytvořena tak, že planetový věnec uložený osově posuvně na vřetenu nese jho magnetického obvodu s cívkou, upevněného na setrvačníku, přičemž dráha osového posuvu planetového věnce odpovídá vzdálenost ti jha od maagioetického obvodu. K vytvoření elektromagnetické brzdy je na osově posuvném planttovém věnci uloženo druhé jho, jehož magiotický obvod s cívkou je upevněn na krytu stroje, přičemž dráha osového posuvu planetového věnce odpovídá vzdálenooti druhého jha od přiřazeného eíggoeickéUt obvodu. S výhodou jsou přitom obě jha upevněna vzájemně rovnoběžně na bocích planetového věnce.

í

K napájení magnotického obvodu elektromagnetické spojky je jeho cívka spojena s kroužky, na které dosedaaí kartáčky upevněné na krytu stroje a připojené ke zdroj Alternativně může být cívka elektromagnetické spojky ke spojení setrvačníku s planetovým věncem uložena v. nástavci krytu proti jhu planetového věnce, přičemž magne-ický okruh je uzavřen přes setr- « vačoík a prstenec z ma^ticky měkkého železa, upevněný na obvodu setrvačníku a oddělený . od něj izolačním prstencem z ntíβagotickéUt mta^e^j.álu.

Obráběcí stroj podle vynálezu má klidný a tichý chod bez jakýchkoliv nárazů, setrvačník lze podle potřeby jednoduše připojovat a odpojovat a kinetickou energii, přenášenou ze setrvačníku na nástrojové vřeteno, lze ííhO! v širokém rozm^s^lí.

Vynález je znázorněn na výkresech, oa'nichž představuje obr. 1 osový řez vřetenem, unášecími kladkami a setrvačníky, obr. 2 vedený rovinou E-F oa obr. 1, obr. 3 řez vedený rovi3 námi A-B-C na obr. 2, obr. 4 osový řez vřetenem a planetovým soukolím pro pohon setrvačníku v připojené poloze, obr. 5 řez vedený rovinou G-H na obr. 4, obr. 6 detail ložiska satelitu, obr. 7 brzdu planetového věnce v uvolněné poloze odpovídající vypnutému setrvačníku, obr. 8 osový řez vřetenem a planetovým soukolím s kuželovými satelity v zapnuté poloze, obr. 9 totéž planetové soukolí vypnuté, obr. 10 provedení vynálezu s elektromagnetickou spojkou a brzdou v částečném osovém řezu a obr. 11 obměněné provedení z obr. 10 v částečném osovém řezu.

Na vřetenu 1 (obr. 1, 2, 3) poháněném ozubeným kolem 2 je naklínována velká kladka 3 doléhající se značnou silou na menší hnací kladku £. Hnací kladka £ tvoří jedno těleso se svým hřídelem, který nese na každém konci setrvačník £, 6.

К vypínání setrvačníků £, á jsou ložiska 10. 11 hřídele hnací kladky £ uložena ve výstředném pouzdru 13 opatřeném pákou která dosedá na ovládací vačku 15. Při otočení ovládací vačky 15 ve směru šipky se výstředné pouzdro 13 vychýlí kolem osy 16 svých dosedacích ploch, takže osa 17 hnací kladky £ a setrvačníků 2, £ se oddálí od osy velké kladky 3 a vřetena 1, čímž odpojí hnací kladku £ setrvačníků 6 od velké kladky 3.

Aby přítlak velké kladky 3 na hnací kladku £ nebyl příliš velký, což by mohlo prohnout vřeteno £ a zdeformovat jeho přesná ložiska, jsou ložiska 2, ££, 11 zamontována ve dvou spojovacích bočnicích £3, £2, jež přímo zachycují reakci hnací kladky £ na velkou kladku 3- Spojovací bočnice 18. 19 jsou připojeny otočně uloženou příchytkou 20 ke krytu £3·

К vyvážení sil působících na vřeteno £ je varianta zařízení podle vynálezu založena na principu planetového soukolí (obr. 4 až 7). Na vřetenu £ je upevněn unášeč 21 satelitů 22. Hnací kladka 23 setrvačníku 25 tvoří centrální kolo, které sestává z jednoho kusu s trubkovým hřídelem 24. jenž nese setrvačník 25 a je uložen jedním koncem v ložisku 26, zatímco satelity 22 zastávají funkci druhého ložiska. Planetový věnec 27 s vnitřním ozubením může být zastaven, aby planetové soukolí mohlo plnit svůj úkol převodu do rychlá mezi vřetenem £ a setrvačníkem 25. nebo může být uvolněn a tím se převod přeruší; planetový věnec 27 se pak otáčí s unášečem 21 satelitů 22 a setrvačník 25 zůstává nehybný nebo je unášen třením rychlostí vřetena £.

К zajištění vhodného tlaku satelitů 22 na hnací kladku 23 a na vnitřní ozubení planetového věnce 27 je planetový věnec 27 namontován jako zděř, jejíž stažení lze vypočítat nebo pokusně stanovit. Aby na hřídel 28 satelitu 22 nepůsobila radiální reakce, může být jeho osa přesazená podle obr. 6. Vzdálenost mezi středy £* a O*' odpovídá řádově setině milimetru pro satelit o průměru 50 mm. Tím se vytvoří v planetovém soukolí nepatrná radiální vůle, zatímco vůle v tangenciálním směru neexistuje.

Planetový věnec 27 s vnitrním ozubením se zastavuje tak, že se vpustí olej pod tlakem do prstencového hydraulického válce 29 pod píst 30. který přitlačí prsten 3θ* do styku s kruhovou přírubou 31 a přitiskne ji na planetový věnec 27; současně táhla 32. která spojují hydraulický válec 29 s protilehlou kruhovou přírubou 32» ji přitisknou reakcí na tento tlak к planetovému věnci 27 z druhé strany. Sevřením kruhových přírub 3£» 33 se planetový věnec 27 zastaví.

Kroužek 34 zaklínovaný v krytu 35 stroje tvoří podpěru pro vnější okraje přírub 31, 33. Příruby 31, 33 mají kuželovítost řádově 2/10 mm, takže se chovají jako pružné podložky a oddálí se od planetového věnce 27 (obr. 7), když tlak oleje na píst 30 přestane působit; planetový věnec 27 se tedy může volně otáčet, lato hydraulická soustava se dá nahradit jakýmkoliv jiným svíracím ústrojím, například závitem; může se také použit pružin uložených v kroužku 24. aby příruby 31» 33 nemusely být pružné.

Planetová soustava s válečkovými kladkami se dá nahradit planetovou soustavou s kuželovými kladkami podle obr. 8 a 9. Bod 40 je tedy společným vrcholem pro kuželové centrální kolo 41 celistvé s nástavcem 42 nesoucím . setrvačník 42, pro satelity 44 a pro neotočný - planetový věnec 45 s vnit^ím ozubením. Př tomto uspořádání vytváří kuličkové ložisko 46 s kosoúhlým stykem, na jehož msté může být i kužalíkové ložisko, osové trvalé přidpětí, aby kuželové - sa^eHty 44 byly v trvalém styku s centrálním kolem 41·

Osový tlak satelitů je zachycován osovými ložisky 42« Když saaeeiíy 44, jejichž hřídele 48 jsou vsazeny v unášeči 49 spojeném s vřetenem 1, obíhej po vnitřní . dráze neoíočného planetového věnce 45, zajišt&iého otáčení klíny - - 56, uvi^c^d^t^í do rychlého otáčení centrální kolo 41, trubkový nástavec 42 a setrvačník 41· K tomuto dochází tehdy, když se · dostane tlakový olej do hydraulického válce £0, v němž planetový věnec 45 tvoří píst·

Když hydraulický tlak na planetový věnec 45· přestane působí, odtlačovací pružiny 51 o^t^^Lačzí věnec 45 od válce 50, takže jeho vUtřní ozubení se přestane dotýkat s^t^t^eiií^ů 44. *

Vřeteno 1 a unášeč 49 satelitů 44 se tudíž otáčej kolem své osy, přičimž oateliíy 44 se odvaaují po centrálním kole 41, které je nehybné stejně jako trubkový nástavec 42 a . setrvačnik 41· Současně přitlačovad pružina 52 tlačí na dno 53 ^цrdvatU.ickéhb válce 50 tak, aby se jeho plocha 54 dostala do styku se setrvačníkem 41 a znetyybněla jej· *

V provedení podle obr· 10, které dává tři hodnoty kinetické energie, se planetový věnec Ю1 planetového s^tu^dií zastavuje elektromagnetickou brzdou 122·

Setrvačník - 103 je poháněn přes sataUty .104, které uvi^eld^ějí do rychlého rotačního pohybu cennráliní kolo . 105 spojené se setrvačníkem 103· Ellktroíaplelická brzda 102 sestává z cívky 106, uspořádané kolem hlavního hřídele a uložené v meapiatlckám obvodu Ю7· jehož jho 10fi je spojeno s planetovým věncem ' 101· Planetový věnec lil a jho LfCfi jsou na jedné sířené vedepy saaeeiíy 104 a na druhé straně válečkovým loisokm 109· jež umooňuje lehký osový pohyb· Když elektrický proud prochází cívkou .106· jho 122 se přitiskne k meapetickému obvodu - 107 a saaeeiíy mohou tedy pohánět setrvačník 103 do rychlá, protože planetový - věnec 121 nerotuje·

Setrvačník 103 nese na straně přivrácené k planetovému věnci 101 elektromagnetickou spojku 110 seasiáávájLc z cívky 111 a mcagnaického obvodu 112· jehož jho 122 je spojené s planetovým věncem 101 a je umístěné symericky' prooi jhu 108 elektromagnetické brzdy 102· Elekt]b)mэдletická spojka 110 je . napájena elektricým proudem přes kartáčky 113· Щ,· které kloužou po kroužkách 115· 116, jež vedou proud do vodičů 11.7· 118 uložených v izolovaných kanálech v tělese - setrvačníku 103· Když elektromagnetickou spojkou 1Ю prochází proud, je planetový věnec 101 přeseknut k setrvačníku 103 a soubor seasávajcí z věnce 101· oateeitů 104 a centrálního kola 105 působí jako jediný blok otáčející se rychlostí vřetena 1. Pohybová energie íohoío souboru je citelně nižší než energie searvačníku 103 otáčejícího se velkou - rychlossí, když je vnějSÍ prstenec 101 nehybný· ,

Když nedostává buzení ani lllktlomagletiiká brzda 102 ani ellCaroíagneaiiká spojka 110· setrvačník -103 - stoj a otáčej se jen snacHty 104 a poháněj planetový věnec 101 pomádu v opačném směru·

Volbou jedné z těchto tří modnnestí lze tudíž zvolí pro pohybovou eneergi takové hodnoty, které jsou eθjaho<dλetěí·

V provedení podle obr· 11 se upurtilo od pooužií kartáčků 111, 114 a kroužků 115· 116· Cívka -111 elektromagnetické spojky 110 je - · uložena v nástavci 119 krytu 35 a na opačné straně setrvačníku 1P3 je proti ní na planetovém věnci 101 upevněno jho 122· M^gnUcký okruh se při průtoku proudu cívkou 111 uzavírá přes nástavec 119· přes těleso setrvačníku 103 a přes prstenec 1.2.0 z ' magnetcky měkkého železa, který je izolován od tělesa setrvačníku izolační prstencim 121· nappíklad z bronzu nebo mosaz· Tento map^neický okruh působí stejně jako na obr· 10 na jho 122 planetového věnce -101·

Claims (13)

1. Obráběcí stroj s rotujícím nástrojovým vřetenem a s nejméně jedním setrvačníkem poháněným hnacím hřídelem vřetene, vyznačující se tím, že vřetenem (1) a setrvačníkem (5, 6, 25, 43, 103) je vloženo třecí převodové soukolí obsahující nejméně jednu hnací kladku (4, 23, 41, 105) setrvačníku (5, 6, 25, 43, 103), která je v třecím záběru nejméně s jednou kladkou (3, 22, 44, 104) nesenou vřetenem (1), a ke vzájemnému přitlačování a oddalování kladek pohonu je stroj opatřen spojkou.

2. Obráběcí stroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že hnací kladka (4) setrvačníku (5, 6) je upevněna na hřídeli, který nese na každém konci setrvačník (5, 6) a *je uložen v ložiskách (10, 11) ve výstředném pouzdru (13), jehož páka (14) je v záběru в ovládací vač^a kou (15).

3. Obráběcí stroj podle bodu 2, vyznačující se tím, že výstředné pouzdro (13) je uloženo ve spojovacích točnicích (18, 19), které jsou výkyvně spojeny s krytem (12) stroje a ^л leží po obou stranách hnacích kladek (4).

4. Obráběcí stroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že hnací kladka (23, Ю5) setrvačníku (25, 103) tvoří centrální kolo třecího planetového soukolí a je v záběru se satelity (22, 104), jejichž unáěeč (21) je upevněn na vřetenu (1) a které jsou v záběru s planetovým věncem (27, 101), přičemž stroj je opatřen brzdou к zastavení planetového věnce (27, Ю1)

5« Obráběcí stroj podle bodu 4, vyznačující se tím, že hnací kladka (23), satelity (22) a planetový věnec (27) mají vzájemně rovnoběžné osy a na obvodu planetového věnce (27) jsou po stranách neotočně uloženy pohyblivé kruhové příruby (31, 33) к jeho zabrzdění.

6. Obráběcí stroj podle bodu 4, vyznačující se tím, Že planetové soukolí má kuželové satelity (44) a neotočný planetový věnec (45) je uložen posuvně ve směru rovnoběžném s osou vřetena (1) mezi záběmou polohou se satelity (44) a odpojenou polohou.

7« Obráběcí stroj podle bodu 4, vyznačující se tím, že mezi setrvačníkem (ЮЗ) a planetovým věncem (101) je umístěna elektromagnetická spojka (110) pro připojení planetového věnce (101) к setrvačníku (103) při otáčení.

8. Obráběcí stroj podle bodů 4 a 7, vyznačující se tím, že mezi planetovým vněcem (101) a krytem (35) stroje je umístěna elektromagnetická brzda (102) к zastavení planetového věnce (Ю1).

ч

9. Obráběcí stroj podle bodu 7, vyznačující se tím, že planetový věnec (101) je uložen osově posuvně na vřetenu (1) a nese jho (122) magnetického obvodu (112) s cívkou (111) upevněného na setrvačníku (103), přičemž dráha osového posuvu planetového věnce (101) odpo- * vídá vzdálenosti jha (122) od magnetického obvodu (112).

10. Obráběcí stroj podle bodu 8, vyznačující se tím, že na osově posuvném planetovém věnci (101) je uloženo druhé jho (108), jehož magnetický obvod (107) s cívkou (106) je upev- * něn na krytu (35) stroje, přičemž dráha osového posuvu planetového věnce (101) odpovídá vzdálenosti druhého jha (108) od přiřazeného magnetického obvodu (107).

11. Obráběcí stroj podle bodů 9 a 10, vyznačující se tím, že jha (122, 108) jsou upevněna vzájemně rovnoběžně na tocích planetového věnce (101).

12. Obráběcí stroj podle bodu 9, 10 nebo 11, vyznačující se tím, že cívku (111 ) magnetického obvodu (112) elektromagnetické spojky (110), neseného setrvačníkem (103), je spojena s kroužky (115, 116), na které dosedají kartáčky (113, 114) upevněné na krytu (35) stroje a připojené ke zdroji

13. Obráběcí stroj podle bodů 9, 10 nebo 11, vyznačující se tím, _že cívka (111) elektromiapintické spojky (110) ke spojení setrvačníku (103) s planetovým věncem (101) je uložena v nástavci (119) krytu (35) proti jhu (122) planetového věnce (101), přičemž magnetický okruh je uzavřen přes setrvačník (103) a prstenec (120) z ma^neicky měkkého železa, upevněný na obvodu setrvačníku (103) a oddělený od něj izolačním prstencem (121) z kého