CS213634B1

CS213634B1 - Facility for limiting the amplitude of torsion vibrations and for periodical resonance disturbance

Info

Publication number: CS213634B1
Application number: CS208179A
Authority: CS
Inventors: Ervin Odehnal
Original assignee: Ervin Odehnal
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1982-04-09

Description

Vynález se týká zařízení pro omezení amplitudy torzních kmitů a k periodickému rušení rezonance obecných vlastností kmitů s kmity buzenými náhonovým systémem pracovních vřeten vícevřetenových operačních hlav jednoúčelových obráběcích strojů a automatických obráběcích linek.The invention relates to a device for limiting the amplitude of torsional oscillations and for periodically canceling the resonance of general oscillation characteristics with oscillations driven by the working spindle drive system of multi-spindle operating heads of single-purpose machine tools and automatic machining lines.

Dosud užívané systémy pracovních vřeten vícevřetenových operačních hlav nejsou vybaveny zařízením k omezení amplitudy kmitů ani k rušení Jejich rezonance. Vzniklé chvění má nepříznivý vliv na jakost, na rozměrové i geometrické úchylky obráběných ploch obrobků, na trvanlivost ostří nástrojů, na přesnost a trvanlivost uložení vřeten a na provozní spolehlivost a hlučnost celého systému. Výpočet vhodných otáček pracovních vřeten, při kterých by nedocházelo k rezonanci vlastních kmitů s kmity, buzenými náhonovým systémem, je zdlouhavý a nelze v něm postihnout všebhny vlivy s dostatečnou přesností. I případné zkoušky vícevřetenové operační hlavy na.rezonanci náhonového systému nedávají spolehlivé výsledky. Provádějí se zpravidla na simulovaném zkušebním zařízení, u nějž nelze dosáhnout podmínek shodných s provozními.The working spindle systems of multi-spindle operating heads used up to now are not equipped with a device for limiting the amplitude of oscillations or disturbing their resonance. The resulting vibrations adversely affect the quality, dimensional and geometric deviations of the machined workpiece surfaces, the tool life of the tool blades, the accuracy and durability of the spindle bearings, and the operational reliability and noise of the entire system. The calculation of suitable revolutions of the working spindles, in which the resonance of natural oscillations with vibrations excited by the drive system would not occur, is lengthy and it is not possible to cover all influences with sufficient accuracy. Even possible tests of the multi-spindle operating head for drive system resonance do not give reliable results. They are usually carried out on a simulated test equipment where conditions identical to those in service cannot be achieved.

Uvedené nedostatky odstraňuje z velké části zařízení k omezení amplitudy torzních kmitů a k periodickému rušení rezonance, podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává ze středního ozubeného hnacího kola, které je uchyceno na hnacím hřídeli a je v záběru jednak s hnaným ozubeným kolem, které je upevněno na jednom vřetenu, jednak s hnaným ozu213 634These drawbacks are largely eliminated by the torsional vibration amplitude limiting device and the periodic resonance jamming device according to the invention, which consists of a central gearwheel which is mounted on the drive shaft and meshes with a driven gearwheel which is mounted on one spindle, on the one hand with powered ozu213 634

213 834 beným kolem, které je uchyceno na druhém vřetenu a na jehož náboji jaou na obvodu větší části otočně uložena dvě hnaná ozubená kola, která se o sebe opírají přilehlými čely a z nichž jedno je v záběru s hnacím ozubeným kolem, pevně spojeným s hnaným ozubeným kolem na jednom vřetenu a druhé s hnaoím ozubeným kolem, pevně spojeným s hnaným ozubeným kolem druhého vřetena, přičemž .roztečný průměr jednotlivých hnaných ozubenýoh kol a hnacích ozubených kol je rozdílný, zatímco na menSí části náboje středního hnaoího ozubeného kola je axiálně posuvně uložena příložka s unašečem, zasahujícím do otvoru ve větší části náboje, v němž jsou rovnoběžně s jeho osou upraveny volné otvory s drážkou v zahloubení, do níž zabírá jedna ze dvou kuliček, které jsou ve styku s konci rozpínací pružiny, uložené v příčném otvoru hlav šroubů,dosedajících na axiální pružiny dříkem uloženýoh v závitovém otvoru příložky, která je čelním okrajem ve styku s přilehlým hnaným ozubeným kolem, otočně uloženým na menší části náboje a druhé hnané ozubené kolo, umístěné na téže menší části náboje se opírá o čelo přilehlé k části náboje středního hnaoího ozubeného kola.213 834 a gearwheel which is mounted on a second spindle and on the hub of which a large portion of two gearwheels are rotatably mounted on the periphery of the gearwheel, which are supported by adjacent faces and one of which engages a gearwheel firmly connected to the gearwheel the spindle diameter of the individual driven gears and the drive gears is different, while a smaller part of the hub hub is axially displaceably mounted a carrier extending into a hole in the major part of the hub in which free holes are provided parallel to its axis with a groove in the recess, in which one of the two balls contacting the ends of the expansion spring is received in the transverse hole of the screw heads shaft-mounted axial springs in the threaded bore of the shim that is the leading edge in contact with the adjacent driven gear rotatably mounted on a smaller hub portion and the second driven gear located on the same smaller hub portion bears on a face adjacent the hub portion of the central gearwheel.

Výhodou zařízení je, že se jím omezí amplituda torzních kmitů a růst amplitudy obecných kmitů. To má příznivý vliv na jakost obrábění, trvanlivost ostří nástrojů, na trvanlivost a přesnost uložení vřeten a na provozní spolehlivost a nehlučný chod celého systému.The advantage of the device is that it reduces the amplitude of torsional oscillations and the growth of the amplitude of general oscillations. This has a positive effect on the machining quality, tool life, tool life and accuracy of spindle bearings, and the operational reliability and silent operation of the entire system.

Příkladné provedení zařízení pro omezení amplitudy torzních kmitů a k periodickému rušení rezonance, podle vynálezu, je schematicky znázorněno na připojeném výkresu, kde je zároveň řez osovou rovinou pracovních vřeten a náhonového hřídele dvouvřetenové operační hlavy.An exemplary embodiment of a torsional oscillation amplitude limitation and periodic resonance jamming device according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing, in which at the same time is a sectional view of the axes of the working spindles and the drive shaft of the two-spindle operating head.

Ve skříni operační hlavy, tvořené předním víkem 26, předním tělesem 27. zadním tělesem 28 a zadním víkem 29. je otočně uložen hnací hřídel 30 a po jeho obou stranách, rovnoběžně s jeho osou, pracovní vřeteho 8 a £. Obě pracovní vřetena 8 a £ vystupují ze skříně předním víkem 26 a hnací hřídel 30 ložiskovým víkem 31. upevněným na zadním víku 29. Na hnaoím hřídeli 30 je upevněno střední hnací ozubené kolo které je v záběru s hnaným ozubeným kolem £, upevněným na jednom vřetenu 8 a s hnaným ozubeným kolem £, uchyceným na druhém vřetenu £. Na pracovním vřetenu 8 je uloženo a s hnaným ozubeným kolem £ spojeno hnací ozubené kolo 6, které zabírá do hnaného ozubeného kola 11, otočně uloženého na větší části £ náboje g středního hnaoího ozubeného kola lana pracovním vřetenu £ je uloženo a s hnaným ozubeným kolem £ pevně spojeno hnací ozubené kolo £, které je v záběru s druhým hnaným ozubeným kolem 10, uloženým na téže větší části £ náboje 2. Hnaná ozubená kola £ a £ mají rozdílné roztečné průměry. Hnací ozubené kolo £ má větší roztečný průměr než hnané ozubené kolo £ a hnací ozubené kolo £ má větší roztečný průměr než hnané ozubené kolo £. Hnaná ozubená kola 10 a 11 mají menší roztečný průměr než střední hnací ozubené kolo 1. Na menší části 24 náboje 2 středního hnacího ozubeného kola 1 je * axiálně posuvně uložena příložka 12 s unašečem 13. který zasahuje do unášecího otvoru 25 ve větší části £ náboje 2, v němž jsou upraveny volné otvory 14 s drážkou 16 v zahloubení 15. do níž zabírá jedna z kuliček 17. uložených v příčném otvoru 19 hlav šroubů 20 a rozepřených radiální pružinou 18. Hlavy 20 šroubů dosedají na axiální pružiny 21, uložené v za hloubeni 15 a jaou dříkem uloženy v závitovém otvoru příložky 12. Příložka 12 dosedá čelním okrajem 22 na hnané ozubené kolo 11 a hnané ozubené kolo 10 se opírá přivráceným čelemA drive shaft 30 is rotatably mounted in the operating head housing formed by the front cover 26, the front body 27, the rear body 28, and the rear cover 29. The working shaft 8 and 6 are rotatably mounted on both sides thereof, parallel to its axis. The two working spindles 8 and 8 extend from the housing through the front cover 26 and the drive shaft 30 through the bearing cover 31. mounted on the rear cover 29. The drive shaft 30 is fitted with a central drive gear which engages a driven gear 6 mounted on one spindle. 8 and with a driven gear 6 mounted on the second spindle 8. A drive gear 6 is mounted on the working spindle 8 and is coupled to the driven gear 6, which engages a driven gear 11 rotatably mounted on a larger portion of the hub g of the central drive gear of the working spindle. a drive gear 6 which engages a second driven gear 10 mounted on the same larger portion 4 of the hub 2. The driven gears 4 and 6 have different pitch diameters. The drive gear má has a larger pitch diameter than the driven gear a and the drive gear má has a larger pitch diameter than the driven gear £. The driven gears 10 and 11 have a smaller pitch diameter than the central drive gear 1. On the smaller hub portion 24 of the central drive gear 1, a shim 12 with a carrier 13 is axially displaceably mounted and extends into the drive hole 25 in most of the hub. 2, in which openings 14 are provided with a groove 16 in the recess 15 into which one of the balls 17 housed in the transverse bore 19 of the bolt heads 20 and splayed by a radial spring 18 is engaged. The shank 12 bears in the threaded hole of the shim 12. The shim 12 abuts with the leading edge 22 on the driven gear 11 and the driven gear 10 is supported by the facing face.

213 B34 o celo 23 přilehlé k větěí části J náboje £ středního hnacího kola 1. Otáčí-li se hnací hřídel 30, otáčí se hnaná ozubená kola 10 a 11 každé jinými otáčkami. Třecí moment, který vzniká rozdílnými otáčkami mezi čelem 23 středního hnacího ozubeného kola 1, čelním okrajem 22 příložky 12 a čelními plochami hnaných ozubených kol 10 a 11. omezuje amplitudu torzních kmitů pracovních vřeten £ tj. Velikost třecího momentu lze měnit podle energie vznikajících torzních kmitů napětím axiální pružiny 21. otáčením hlavy 20 šroubů po demontáži zátky 32 v předním víku 26. které uzavírá montážní prostor 33 v předním tělese 27 operační hlavy. Jedna a obou kuliček 17 v příčném otvoru 19 hlavy 20 Šroubů, která zabírá do drážky 16 v zahloubení 15 zajišťuje nastavenou hodnotu napětí axiální pružiny 21 proti samovolné změně.213 B34 by an entire 23 adjacent to the hub portion J of the central drive wheel 1. When the drive shaft 30 rotates, the driven gears 10 and 11 rotate at different speeds. The frictional moment generated by the different speeds between the face 23 of the central drive gear 1, the front edge 22 of the shim 12 and the faces of the driven gear 10 and 11 limits the amplitude of the torsional oscillations of the working spindles. by tensioning the axial spring 21 by rotating the head 20 of the bolts after removing the plug 32 in the front cover 26 which encloses the mounting space 33 in the front body 27 of the operating head. One and both balls 17 in the transverse bore 19 of the bolt head 20 which engages in a groove 16 in the recess 15 provides a set value of the tension of the axial spring 21 against spontaneous change.

Otáčí-li se hřídel 30. otáčejí se praoovní vřetena 8 a 2. rozdílnými otáčkami. Přitom může dojít ke dvěma eventualitám: u jednoho z pracovních vřeten 8 a _2 dojde k rezonanci vlastních kmitů s buzenými. Druhé vřeteno, u nějž k rezonanci nedošlo (otáčí se jinými otáčkami), rozlaSuje svými frekvencemi rezonanci prvního pracovního vřetene. K rezonanci může dojít pouze v krátkých časových úsecích, periodicky se opakujících, kdy kmity vlastní i buzené obou pracovních vřeten 8 a £ jsou ve shodné fázi. Protože po skončení krátkých časových úseků nastává po delší dobu rušení rezonance rozladěním kmitového systému, nemůže amplitudy frekvencí krátkých časových úseků nepříznivě ovlivnit funkci náhonového systému.When the shaft 30 rotates, the spindle 8 and 2 rotate at different speeds. In this case, two eventualities can occur: one of the working spindles 8 and 2 causes the resonance of the natural oscillations with the excited ones. The second non-resonant spindle (rotating at a different speed) resolves the resonance of the first working spindle at its frequencies. Resonance can occur only in short periods of time, periodically repeating, when the oscillations both inherent and excited by the two working spindles 8 and 8 are in the same phase. Since, after short periods of time, resonance interference occurs for a longer period of time by tuning the oscillating system, the amplitudes of the frequencies of the short periods of time cannot adversely affect the operation of the drive system.

Ve druhém případě nedojde k rezonanci obecných vlastních kmitů s buzenými. Přesto i zde můžé dojít k rezonanci v periodicky se opakujících krátkých časových úsecích, jako v předchozím případě, které nemohou nepříznivě ovlivnit funkci náhonového systému. Perioda opakování krátkých časových úseků s rézonanoí a doby s. rušením rezonancí je závislá na velikosti rozdílů otáček obou pracovních vřeten 8 a Vzájemná proporce roztečných průměrů ozubených kol náhonového systému zachování potřebných osových vzdáleností spoluzabírajících dvojic lze dosáhnout volbou vhodných modulů, počtu zubů i korekcí posunutím základního profilu ozubení.In the second case, there is no resonance of general eigenvibrations with excited ones. However, even here, resonance can occur in periodically repeating short periods of time, as in the previous case, which cannot adversely affect the operation of the drive system. The period of repetition of short periods with resonance and resonance cancellation is dependent on the magnitude of the speed differences between the two working spindles. profile.

Zařízení je zvláště vhodné pro obrábění s přerušovaným řezem a pro obrábění součástí z materiálu o vysoké pevnosti.The machine is particularly suitable for intermittent cutting and machining of high-strength material.

Claims

Apparatus for limiting the amplitude of torsional oscillations and for periodically canceling the resonance of general natural oscillations with oscillations, driven by the working spindle drive system of multi-spindle operating heads of single-purpose machine tools and automatic machining lines, characterized in that it consists of a central drive gear mounted on the drive shaft 30 and engages both the driven gear (4), which is mounted on one spindle (8) and the driven gear 15), which is mounted on the other spindle (4) and on the hub ( 2) two driven gearwheels (10, 11) rotatably mounted on the periphery of the larger part 6), which are supported or abutted by adjacent faces and one of which (11) engages a drive gear (6) firmly connected to the driven gear a gear (4) on one spindle (8) and the other (10) by a drive gear (7) fixedly coupled to the driven gear (5)

213 834 of the second spindle (4), wherein the pitch diameter of the individual drive gear wheels (4,5,10, 11) and the drive gear wheels (1, 6, 7) is different, while on the smaller parts (24) of the hub (2) a shim (12) with a carrier (13) extending into the holes (25) extending in a larger part (3) of the hub (2), in which the free holes (14) are arranged parallel to its axis, ) with a groove (16) in the recess (15) in which one of the two balls (17) in contact with the ends of the spring (18) extending in the transverse bore (19) of the screw heads (20) abuts axial springs (21) and a shaft mounted in a threaded bore of the shim (12), which is a front edge (22) in contact with an adjacent driven gear (11) rotatably mounted on smaller portions (24) of the hub (2) and the other the driven gear (10), located on the same smaller portion (24) of the hub, rests on the forehead ( (23) adjacent to the hub portion (3) (2) of the intermediate rotary gear (1).