CS229530B1 - Dvouhmotový tlumič kmitů vyvrtávacích tyčí - Google Patents

Abstract

Vynález se týká dvouhmotového absolutního laděného tlumiče kmitů štíhlých vyvrtávacích tyčí. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ke hmotě vyvrtávací tyče je pružným prvkem připojena první hmota tlumiče s vlastní frekvencí blízkou vlastní frekvenci kmitavého systému vyvrtávací tyče, přičemž může nebo nemusí být paralelně k pružnému prvku první hmoty tlumiče připojeno tlumení viskózního charakteru. K první hmotě tlumiče je druhým pružným prvkem v sérii připojena druhá hmota tlumiče s vlastní frekvencí blízkou vlastní frekvenci první hmoty tlumiče a mezi první a druhou hmotou je paralelně s druhým pružným prvkem zapojeno tlumení viskózního charakteru. Pružné prvky mohou mít charakter ocelových pružin a viskózní tlumení může být vytvořeno mezerami mezi hmotou vyvrtávací tyče a první hmotou tlumiče a mezi první hmotou tlumiče a druhou hmotou tlumiče vyplněnými kapalinou, např. olejem. Pružnými prvky a zároveň zdroji tlumicí síly viskózního charakteru mohou být podložky z pryže, měkčeného PVC apod. Řešení podle vynálezu umožňuje obrábění s velmi štíhlými vyvrtávacími tyčemi.

Description

Vynález se týká absolutního dvouhmotového laděného tlumiče kmitů štíhlých vyvrtávacích tyčí.

Doposud se pro zvýšení tlumení štíhlých vyvrtávacích tyčí s poměrem délky tyče k jejímu průměru (L/D) většímu než 4 a tím i snížení amplitudy vynucených a samobuzených kmitů vzniklých při obrábění používá dvou druhů tlumičů, a to buď absolutních laděných a neladěných tlumičů, nebo tlumičů relativních.

Princip absolutního laděného tlumiče spočívá v tom, že ke hmotě vyvrtávací tyče, jejíž kmitání má být utlumeno, je připojena prostřednictvím pružiny další hmota. Paralelně k této pružině může nebo nemusí být připojen zdroj tlumicí síly. Většina známých konstrukčních řešení těchto tlumičů je provedena tak, že v konci vyvrtávací tyče (v místě upevnění řezného břituj je vytvořena dutina, v níž, většinou v pryžových podložkách, je uložena přídavná hmota tlumiče ve formě válce. Pryžové podložky nebo podložky z měkčeného PVC plní funkci pružiny i zdroje tlumicí síly. Jsou známa i řešení, ve kterých je funkce pružiny a tlumení oddělena, a to tak, že hmota tlumiče je s hmotou tyče spojena pružným členem z kovu, pryže či PVC a zdroj tlumicí síly je vytvořen mezerou mezi hmotou tyče a hmotou tlumiče zaplněnou olejem či jinou vhodnou kapalinou (viskózní tlumení).

Aby tento druh tlumičů byl účinný, musí být velikost hmoty tlumiče, tuhost pružných členů a velikost tlumení poměrně přesně zvoleny vzhledem k hmotě a tuhosti vyvrtávací tyče, tj. tlumič musí být správně naladěn. Při nesprávném naladění je účinek tlumiče malý, popřípadě může zhoršit i původní stav. Znamená to tedy, že tlumič je účinný jen v úzkém frekvenčním pásmu kmitání vyvrtávací tyče. V praxi k rozladění dochází při změně vysunutí tyče, při upínání tyče do vřeten s různou tuhostí apod. Rovněž bývá obtížné zajistit dlouhodobou přesnost naladění.

Podobný stav je i v případě neladěného, tzv. Lanchesterského tlumiče, jehož podstata spočívá v tom, že hmota tlumiče je k hmotě vyvrtávací tyče připojena pouze prostřednictvím viskózního tlumeni. Navíc účinnost tohoto typu tlumiče je nižší než účinnost optimálně zvoleného laděného tlumiče.

Z oblasti neladěných tlumičů je v případě štíhlých vyvrtávacích tyčí známo i použití tzv. absolutních nárazových tlumičů, jejichž podstata spočívá v tom, že v dutině vyvrtávacích tyčí je s malou vůlí volně umístěna hmota tlumiče. Konstrukční řešení nárazových tlumičů je jednoduché, pracují však spolehlivě jen v určitém frekvenčním pásmu a do určité amplitudy kmitání tyče, jejíž kmity mají být sníženy. V případě vyvrtávání jsou tyto druhy tlumičů prakticky neúčinné při samobuzeném kmitání tyče především při dokončovacích operacích (při třískách načisto).

Princip relativního tlumiče pak spočívá v. zavedení tlumicí síly mezi dvě hmoty, kmitající s různou amplitudou a fází. V případě vyvrtávacích tyčí jsou známy konstrukce tzv·. skládaných vyvrtávacích tyčí, které jsou většinou v podélném směru složeny z několika vrstev, někdy i z materiálů s různým modulem pružnosti, mezi kterými je uložen materiál s vysokým vnitřním tlumením. Nevýhodou těchto tyčí je náročnost při výrobě, omezená tepelná odolnost i provozní trvanlivost. Výsledný efekt ve zvýšení tlumení v porovnání s klasickými tyčemi není rovněž dostačující.

Většinu z uvedených nevýhod odstraňuje dvouhmotový absolutní laděný tlumič podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ke hmotě vyvrtávací tyče je pružným prvkem připojena první hmota tlumiče s vlastní frekvencí blízkou vlastní frekvenci kmitavého systému vyvrtávací tyče, přičemž může nebo nemusí být paralelně k pružnému prvku první hmoty tlumiče připojeno tlumení viskózního charakteru, k první hmotě tlumiče je druhým pružným prvkem v sérii připojena druhá hmota tlumiče s vlastní frekvencí blízkou vlastní frekvenci první hmoty tlumiče a mezi první a druhou hmotou je paralelně s druhým pružným prvkem zapojeno tlumení viskózního charakteru.

Pružné prvky mohou mít charakter ocelových pružin a viskózní tlumení může být vytvořeno mezerami mezi hmotou vyvrtávací tyče a první hmotou tlumiče a mezi první hmotou tlumiče a druhou hmotou tlumiče vyplněnými kapalinou, např. olejem. Vlivem kmitání hmot tlumiče se mezery periodicky mění a periodickým prouděním kapaliny vzniká tlumicí síla. Pružnými prvky a zároveň zdroji tlumicí síly viskózního charakteru mohou být podložky z pryže, měkčeného PVC apod. Požadované vlastní frekvence obou hmot tlumiče i velikosti tlumicích sil t jsou dosahovány stlačováním těchto podložek mechanickým prvkem.

Výhodou tlumiče podle vynálezu je v po- u rovnání se známými tlumiči podstatně vyšší účinnost a spolehlivost funkce v širokém frekvenčním pásmu kmitání, podstatně nižší citlivost na rozladění, jednoduchá konstrukce, dlouhodobá stálost, vysoká teplotní stabilita apod. V případě potřeby je možno účinnost tlumiče regulovat jen laděním druhé hmoty a další výhodou je skutečnost, že první hmota tlumiče může být s hmotou vyvrtávací tyče spojena jen pružným prvkem bez paralelně zapojeného tlumení. Tlumič podle vynálezu umožňuje obrábění s velmi štíhlými vyvrtávacími tyčemi, např.

L/D = 10.

Příklady provedení tlumiče podle vynálezu jsou znázorněny na obrázcích obr. 1 a obr. 2, které představují podélný řez konce vyvrtávací tyče se zabudovaným tlumičem.

Na obr. 1 je znázorněn konec vyvrtávací tyče 1, ve kterém je vytvořena válcovitá dutina 2. V dutině je umístěna první hmota 3 tlumiče, která je s hmotou vyvrtávací tyče 1 spojena pružným prvkem 4, který má charakter ohybově namáhaného nosníku a je společně s držákem 5 nože, který je zašroubován do konce vyvrtávací tyče 1 a první hmotou 3 tlumiče vyroben z jednoho kusu. Ve válcovité dutině S první hmoty 3 tlumiče je umístěna druhá hmota 7 tlumiče, která je s první hmotou 3 tlumiče spojena pružným prvkem 8, který má rovněž charakter ohybově namáhaného nosníku a je společně s přírubou 9, pevně spojenou s první hmotou 3 tlumiče a druhou hmotou 7 tlumiče vyroben z jednoho kusu. Mezi válcovitou dutinou 2 vyvrtávací tyče 1 a první hmotou 3 tlumiče je vytvořena mezera 10 zaplněná olejem 11. Rovněž mezi válcovitou dutinou v první hmotě 3 tlumiče a druhou hmotou tlumiče je vytvořena mezera 12 zaplněná olejem 11.

Na obr. 2 je znázorněn konec vyvrtávací tyče 21, ve kterém je vytvořena válcovitá dutina 22, ve které je umístěna první hmota 23 tlumiče, která je s hmotou vyvrtávací tyče 21 spojena prostřednictvím pryžových podložek 24. V dutině první hmoty 23 tlumiče je umístěna druhá hmota 25 tlumiče, která je s první hmotou 23 tlumiče spojena prostřednictvím pryžových podložek 28.

Tlumič znázorněný na obr. 1 funguje tak, že při vynuceném nebo samobuzeném kmitání vyvrtávací tyče 1 vzniklém při obrábění, obě hmoty 3, 7 tlumiče kmitání v radiálním směru a svými dynamickými účinky potlačují kmitání vyvrtávací tyče 1. Podstatné snížení amplitudy kmitů tyče výrazně zlepšuje kvalitu povrchu vyvrtávacího otvoru, eventuálně umožňuje obrábění vůbec.

Tlumič znázorněný ina obr. 2 pracuje v prancipu stejně jako tlumič na obr. 1. Pryžové podložky 24 a 26 v tomto případě plní funkci jak pružného členu, tak zdroje tlumicí síly viskózního charakteru. V případě potřeby lze tlumení viskózního charakteru zvýšit zaplněním mezer mezi první hmotou 23 tlumiče a hmotou vyvrtávací tyče 21 a mezi druhou hmotcu 25 tlumiče a první hmotou 23 tlumiče kapalinou, např. olejem.

Dvouhmotového absolutního laděného tlumiče kmitů podle vynálezu lze s výhodou použít zvláště pro zvýšení tlumení štíhlých vyvrtávacích tyčí (s poměrem jejich délky k jejich průměru většímu než 4), u kterých je s ohledem na požadovanou kvalitu povrchu obráběných otvorů a na možnost vůbec se štíhlou vyvrtávací tyčí obrábět, nutno dosáhnout podstatného zvýšení tlumení v širokém frekvenčním pásmu, které není možno známými provedeními štíhlých vyvrtávacích tyčí a tlumičů dosáhnout.

Claims (3)

1. Dvcuhmotový tlumič kmitů vyvrtávacích tyčí, vyznačený tím, že ke hmotě konce vyvrtávací tyče (1) je pružným prvkem (4) připojena první hmota (3) tlumiče s vlastní frekvencí blízkou vlastní frekvenci hmoty vyvrtávací tyče (1) a k první hmotě (3) tlumiče je v sérii pružným prvkem (8) připojena druhá hmota (7) tlumiče s vlastní frekvencí blízkou vlastní frekvenci první hmoty (3) tlumiče, přičemž paralelně k pružnému prvku (4) a pružnému prvku (8) je zapojeno viskózní tlumení (10, 11, 12).

2. Dvouhmotový tlumič kmitů vyvrtávacích tyčí podle bodu 1 vyznačený tím, že pružnými prvky (4, 8) jsou ocelové pružiny a viskózní tlumení je vytvořeno mezerou (10) mezi dutinou (2) ve hmotě vyvrtávací tyče (1) a první hmotou (3) tlumiče a mezerou (12) mezi dutinou (6) v první hmotě (3) tlumiče a druhou hmotou (7) tlumiče, které jsou zaplněny kapalinou (11), přičemž velikost mezer (10, 12) se kmitáním první hmoty (3) tlumiče vůči hmotě vyvrtávací tyče (1) a druhé hmoty (7) tlumiče vůči první hmotě (3) tlumiče periodicky mění.

3. Dvouhmotový tlumič kmitů vyvrtávacích tyčí podle bodu 1 vyznačený tím, že pružnými prvky a zároveň zdroji tlumicích sil viskózního charakteru jsou pryžové podložky (24, 26).