CS206140B1 - Tlumič kmitů otočných částí obráběcích strojů - Google Patents

Description

(54) Tlumič kmitů otočných částí obráběcích strojů

Vynález se týká provedení tlumiče kmitů otočných částí obráběcích strojů, jako např. vřeten svislých soustruhů, která jsou valivě uložena.

Otočné části obráběcích strojů, například vřetena s upínacími stoly karuselů, se s výhodou ukládají do valivých ložisek, jejichž přednostmi jsou především malé třecí ztráty v širokém rozsahu frekvencí otáčení a s tím spojený malý vývin tepla, vysoká tuhost, vysoká přesnot otáčení a v neposlední řadě i relativně snadná montáž. Značnou nevýhodou valivého uložení je však jeho malé tlumení, které způsobuje snížení odolnosti stroje proti vzniku samobuzených kmitů při obrábění. Nevýhodu nízkého tlumení nemají naopak kluzná uložení, ale jejich hlavní nedostatky, jako jsou velké energetické ztráty při vyšších frekvencích otáčení, mající mimo jiné za následek značný vývin tepla způsobující nežádoucí tepelné deformace, vysoké nároky na přesnost výroby a montáže, nevyváží přednost příznivých tlumících vlastností. Nevýhody nízkého tlumení valivého uložení se nepříznivě projevují zejména u svislých soustruhů (karuselů), a to zvláště při obrábění těžkých obrobků při soustružení ve větších vzdálenostech od upínací plochy stolu, kdy jako rozhodující kmitavý systém, určující míru stability, vystupuje právě kmitavý systém stolu s obrobkem uloženým na valivých ložiskách.

Nedostatek nízkého tlumení valivě uložených rotujících částí obráběcích strojů, především vřeten s upínacími stoly svislých soustruhů, je doposud řešen tak, že mezi částí spodní plochy upínací desky, popřípadě přírubou pevně spojenou s otočnou deskou a rámem stroje je vytvořena štěrbina zaplněná kapalinou — například olejem. Při kmitání desky s upnutým obrobkem se mění tloušťka štěrbiny, přičemž dochází ke změnám proudění kapaliny ve štěrbině, v důsledku čehož vzniká síla, která je fázově o 90° posunuta před průběhem kmitání a vyvolává intenzivní tlumení kmitání. Uložení vřetena je zajištěno pouze valivými ložisky a tlumič nemá funkci kluzného ložiska.

Známá provedení tlumiče mají několik nevýhod. Hlavní nevýhoda spočívá v nebezpečí zadření tlumiče v případech, kdy amplitudy kmitání se blíží velikosti štěrbiny, eventuelně v případech, kdy štěrbina není z výrobních důvodů po celém obvodu stejně veliká. Ke změně velikosti štěrbiny rovněž dochází v případech, kdy je obráběno při vysokých frekvencích otáčení stolu, to je při soustružení malých obrobků nebo průměrů a v důsledku zaplavení štěrbiny kapalinou se, v ní vyvíjí teplo, způsobující zmenšení mezery v důsledku tepelných deformací. U známých řešení není navíc zajištěn odvod kapaliny ze štěrbiny v případech, kdy funkce tlumiče není požadována a je přerušen přívod kapaliny do tlumiče. Z uvedeného je patrné, že výše popsané nevýhody se násobí s velikostí průměru, na němž je tlumič umístěn. Rovněž je zřejmé, že známá řešení kromě funkčních nevýhod jsou náročná i na přesnost výroby a montáže.

Všechny uvedené nedostatky odstraňuje řešení, tlumiče kmitů otočných částí obráběcích strojů s valivým uložením, zvláště vřeten s upínacími deskami svislých soustruhů, tvořeného štěrbinou mezi částí spodní plochy upínací desky, popřípadě přírubou s ní pevně spojenou a rámem stroje, přičemž štěrbina je zaplňována kapalinou, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jedna z ploch vytvářejících štěrbinu je obložena umělou hmotou se součinitelem tření menším než 0,1 a nezávislým na rychlosti pohybu a na rotující ploše tlumiče je vytvořena alespoň jedna radiální drážka pro odstranění kapaliny ze štěrbiny. Konstrukčně může být štěrbina řešena ve tvaru souvislého plochého nebo kuželovitého prstence nebo ve tvaru několika segmentů.

Použitím tlumiče podle vynálezu se podstatně zvyšuje odolnost stroje proti vzniku samobuzených kmitů při obrábění. Obložením ploch tlumiče umělou hmotou s nízkým koeficientem tření a nezávislým na rychlosti pohybu se kromě zajištění správné a bezpečné funkce tlumiče i stroje v celém pracovním rozsahu výrazně sníží nároky na přesnost výroby a montáže součástí tlumiče.

Tlumič kmitů podle vynálezu je schematicky znázorněn ve dvou příkladech provedení na obrázcích 1 a 2.

Na obr. 1 je znázorněn řez uložením vřetena svislého soustruhu a detail odvodní drážky, na obr. 2 je pak detail alternativního provedení tlumiče.

Vřeteno 1 svislého soustruhu s upínací deskou je uloženo valivě pomocí radiálního ložiska a axiálního ložiska 4 v rámu 5 stroje. Vřeteno je poháněno známým způsobem přes ozubený věnec

6. Mezi přírubou 7, která je pevně spojena s vřetenem 1 a rámem 5 stroje je vytvořena štěrbina 8, přičemž jedna z ploch, vytvářejících štěrbinu 8 (na obr. 1 je to plocha na rámu 5 stroje), je obložena umělou hmotou 9 s nízkým koeficientem tření. Na rotující protiploše na přírubě 7 jsou

Claims (3)

1. PŘEDMĚT

   1. Tlumič kmitů otočných částí obráběcích strojů s valivým uložením, zvláště vřeten s upínacími deskami svislých soustruhů, tvořený kapalinou vyplněnou štěrbinou vytvořenou mezi částí spodní plochy upínací desky, popřípadě příruby pevně· spojené s vřetenem s upínací deskou a rámem stroje, vyznačený tím, že jedna nebo obě k sobě přivrácené plochy vytvářející štěrbinu (8) jsou obloženy umělou hmotou (9), jejíž hodnoty statického a dynamického součinitele tření jsou si rovny a jsou menší než 0,1.

   vytvořeny čtyři radiální odvodní drážky 10, které pro lepší vyprazdňovací funkci mohou být zakřivené nebo šikmé proti směru otáčení vřetena. Součinitel tření, nezávislý na rychlosti pohybu, je menší než 0,1.

   Olej může být do štěrbiny 8 přiváděn řadou způsobů v závislosti na konkrétní konstrukci tlumiče. Prostor okolo tlumiče je buď zaplavován olejem nebo je olej přímo přiváděn do štěrbiny 8. V případě, že není požadováno zvýšené tlumení kmítavého systému vřetena stroje, například při soustružení načisto, malých průměrů a podobně, je možno tlumič jednoduše z funkce vyřadit a to uzavřením přívodu oleje. Radiální odvodní drážky 10 pak zajistí odstranění olejového filmu z štěrbiny, čímž je zamezeno zvýšenému vývinu tepla ve štěrbině při vyšší frekvenci otáčení vřetena.

   Štěrbina 8 může mít i jiný tvar, například jako na obr. 2, kde je ve tvaru kuželovitého prstence i a hmotou 9 s nízkým koeficientem tření je obložena plocha vytvořená ňa upínací desce 2, která je pevně spojena s vřetenem 1. Alternativně nemusí být štěrbina 8 souvislá po celém obvodu vřetena, ale může být vytvořena z několika segmentů, čímž je umožněno dosažení orientace zvýšeného tlumícího efektu pouze ve směrech umístění segmentů štěrbiny 8, neboť v úsecích mezi segmenty štěrbiny je vůle mezi plochou vytvořenou na upínací desce , 2 a rámem 5 stroje podstatně větší než je velikost štěrbiny a proto v úsecích mezi segmenty tlumící síla nevzniká.

   Obložením j edné, v případě potřeby i obou ploch vytvářejících štěrbinu 8 umělou hmotou 9 s nízkým koeficientem tření je zcela eliminováno nebezpečí ί zadření tlumiče při velkých amplitudách kmitů nebo v případě nedodržení stejné velikosti štěrbiny 8 z výrobních či montážních příčin.

   Tlumič funguje spolehlivě i v případě, že na , rotující ploše tlumiče na přírubě 7, resp. na upínací desce 2, nejsou vytvořeny radiální odvodní drážky 10, které, jak již bylo vysvětleno, zlepšují vlastnosti tlumiče v režimu, kdy jeho funkce není vyžadována.

   VYNÁLEZU
2. 2. Tlumič kmitů podle bodu 1 vyznačený tím, že v ploše tlumiče, umístěné na rotující upínací desce (2) nebo na přírubě (7), je vytvořena alespoň jedna radiální odvodní drážka (10).
3. 3. Tlumič kmitů podle bodu 1 vyznačený tím, že štěrbjna (8) má tvar plochého nebo kuželovitého prstence, přičemž tento prstenec může být po obvodu souvislý nebo přerušovaný.