CS242852B2 - Method of workpiece supporting,especially of a ground one,and device for application of this method - Google Patents

Description

(^{54 * * * * * * * * * * * * * * * * * 72}) Autor vynálezu (73) Majite^l patent

BELTHLE HEINZ ing., AICHWALD /NSR/

Fortuna - Werke Maathhnnefaarik GmbH, Stuttgart /NSR/ (54) Způsob podebírání obrobku, zejména broušeného a zařízení k provádění tohoto způsobu

Problemaaika patří do oboru strojírenské technologie, zejména broušení do kulata a řeší problém zvýšení přesnosti .

Problém je řešen způsobem podeeprlní broušeného obrobku /6/, při němž se opéry /4, 5/ přibližují k povrchu obrobku /6/ na předvolenou vzdálenost, určenou měřicím čidlem /1/, načež se jejich rychlost sníží a opěry /4, 5/ se pohybnjí díle, až obrobek /6/ se potřebně předepne. Pak se opery /4, 5/ a broučci kotouč /9/ pohyb^í synchronně až do dokončení broušení.

Opery /4, 5/ se pohybují pomocí prvního krokového motoru /3/ a jejich polohu určuje první drlhový ovladač /WES 1/, brousicí saně /8/, jež nesou brousicí kotouč /9/ se pohybují pomocí druhého krokového motoru /10/ a jejčch polohu určuje . druhý drlhový ovladač /WES 2/·

Vynález patří do oboru strojírenství a vztahuje se na způsob podepírání obrobku, zejména broušeného, pomocí nejméně jedné pohyblivé opěry obrobku, přičemž se obrobek upne a nejméně jedna opěra a brousicí kotouč se přibližují rychloposuvem na předvolenou vzdálenost.

Vynález se dále vztahuje na zařízení к provádění způsobu s nejméně jednou opěrnou čelistí, se saněmi brousicího vřeteníku, uspořádanými proti čelisti a opatřenými brousicím kotoučem, dále s krokovým motorem pro řízený pohyb opěry, jakož i s krokovým motorem pro řízený pohyb saní brousicího vřeteníku. Vynález řeší problém zvýšení přesnosti broušení.

Jak známo, dlouhé a tenké válcové obrobky, jako hřídele, tyče, zalomené hřídele a podobně, se při broušení prohýbají. Prohnutí vzniká již vlastní hmotností obrobku, к čemuž se připojuje radiální tlak brousicího kotouče a tangenciální řezná síla.

Tenké dlouhé obrobky jsou ještě namáhány na vzpěr, který zvětšuje vybočení obrobku. Všechny tyto síly ve svém souhrnu vytlačují osu obrobku z osy rotace. Toto prohnutí je sice opticky nezjistitelné, ale lze je bezpečně zjistit a prokázat měřením.

To má ovšem vliv jak na velikost a přesnost opracovávaného průměru, tak i na kruhovitost průřezu obrobku. Přitom se nezřídka u broušeného obrobku požaduje přesnost až jednoho mikrometru.

Aby se zabránilo prohnutí obrobku, opírá se obrobek o čelist pevné opěry, nazývané luneta. Poloha opěry se v nejjednodušším případe nastavuje ručně. Správné nastavení opěry vyžaduje mimořádně velkou zkušenost a cit pro ruční nastavení, takže je mohou spolehlivě provádět jen vysoce kvalifikovaní pracovníci s dlouholetou praxí.

Při větším přídavku na broušení bývá nutno polohu čelisti měnit během operace. Tak vznikají určité meze přesnosti, které nelze při ručním nastavování čelisti překročit.

Dále jsou známé čelisti, které se přestavují samočinně pomocí krokových motorů. Toto uspořádání se používá jednak u rozměrných obrobků, jednak u malých obrobků, opracovávaných velmi přesně.

V tom případě se dolní a horní čelisti opěry přistaví к obrobku a přitlačí se na obrobek tak, aby vyrovnaly prohnutí obrobku. Při vlastním broušení se obě čelisti přistavují plynule к obrobku pomocí krokových motorů, případně jednoho krokového motoru, který je ovládán měřicím Čidlem.

Měřicí čidlo přiléhá na povrch obrobku, sleduje zmenšování jeho rozměru a tyto změny převádí na impulsy pro krokový motor. Brousicí saně s brousicím kotoučem se přibližují nezávisle podle předem stanoveného programu. Přísuv brousicích saní je bud přetržitý, po krocích, nebo plynule, případně proměnlivou rychlostí. Pohyb brousicích saní trvá tak dlouho, až se dosáhne potřebného rozměru obrobku.

Takovýmto uspořádáním se dá dosáhnout potřebné přesnosti, avšak příslušné zařízení je značně hmotné a nákladné. Mimoto jím nelze brousit úzké plochy, zejména na hřídelech malých průměrů, protože není dost místa pro měřicí čidlo. Dále tato zařízení umožňují broušení průměrů jen v malém rozsahu.

Další nevýhoda je v tom, že příslušná zařízení bývají obvykle pevně spojena, takže pro každý, poměrně úzký rozsah broušených průměrů musí být jiný stroj.

tfkolem vynálezu je vytvořit způsob podepírání obrobku, zejména broušeného, jakož i zařízení к provádění způsobu, jež by zaručilo vysokou přesnost a bezpečnost při broušení štíhlých obrobků, zejména malých průměrů a s úzkými broušenými plochami.

Zařízení má být využitelné pro poměrně široký rozsah broušeného průměru, například v rozmezí od 5 do 70 mm. Zařízení, je třeba rovněž vytvořit tak, aby se dalo na brusku instalovat dodatečně.

Úloha je řešena způsobem podepírání obrobku, zejména broušeného, pomocí nejméně jedné pohyblivé opěry obrobku, při němž se obrobek upne a nejméně jedna opera a brousicí kotouč se přibližují rychloposuvem na předvolenou vzdálenost, jež se od známých způsobů podle vynálezu odlišuje tím, že po dosažení předvolené vzdálenosti od povrchu obrobku se nejméně jedna opěra a brousicí kotouč přibližují к povrchu obrobku sníženou rychlostí až do druhé, menší předvolené vzdálenosti od povrchu obrobku, v níž se přísuvný pohyb brousicího kotouče zastaví, avšak nejméně opěra, uspořádaná proti stojicím saním brousicího kotouče, se pohybuje dále ve směru к povrchu obrobku o předvolenou vzdálenost, úměrnou předvolenému předpětí obrobku, načež se nejméně jedna opěra a brousicí kotouč pohybují synchronní rychlostí к ose rotujícího obrobku při současném broušení obrobku na požadovaný rozměr.

Je výhodné použít dvou pohyblivých oper, přičemž opěra, uspořádaná proti brousicímu kotouči vyrovnává prohnutí, způsobené tlakem brousicího kotouče, kdežto druhá opěra vyrovnává prohnutí obrobku, způsobované jeho hmotností.

Úloha je dále řešena vytvořením zařízení к provádění způsobu nejméně jednou opěrnou Čelistí, se saněmi brousicího vřeteníku, uspořádanými proti čelisti a opatřenými brousicím kotoučem, dále s krokovým motorem pro řízený pohyb opěry, jakož i s krokovým motorem pro řízený pohyb saní brousicího vřeteníku, jež se od známých zařízení podle vynálezu liší tím, že je opatřeno opěrnou čelistí a s ní mechanicky spojenou spodní opěrnou čelistí, přičemž v přední opěrné čelisti v oblasti osy rotace obrobku je uspořádáno měřicí čidlo, jehož výstup je spojen se zdrojem impulsů prvního krokového motoru pro pohyb přední opěrné čelisti, jakož i s počítačem, na nějž je napojen jednak první dráhový ovladač prvního krokového motoru, jednak druhý dráhový ovladač druhého krokového motoru pro pohyb saní brousicího vřeteníku.

Protože předpětí potřebná к vyrovnávání tlaku brousicího kotouče a vyrovnávání prohnutí, vyvolaného hmotností obrobku, mohou se rozmanitě měnit, jsou podle vynálezu přední opěrná čelist a spodní opěrná čelist přestavitelné navzájem nezávisle.

Pro zajištění vysoké přesnosti je přední opěrná čelist podle vynálezu opatřena ukazatelem opotřebení přední opěrné čelisti a měřicího čidla.

Způsobem a zařízením podle vynálezu se dosáhne vysoké přesnosti opracování, přičemž stoupá i produktivita. Zařízení pracuje v poměrně širokém rozsahu broušených průměrů a indikuje své vlastní opotřebení. Umožňuje i broušení úzkých ploch malých průměrů.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, kde na obr. 1 jsou naznačeny síly, působící na obrobek, na obr. 2 hřídel upnutý mezi hroty, na obr. 3 konce opěry v částečném řezu, na obr. 4 schéma zapojení, na obr. 5 schematický nákres sil pro nastavení koníku.

Síly# působící na obrobek, například hřídel 6, jsou znázorněny na obr. 1. Brousicí kotouč 9 se tlačí do záběru silou N, působící vodorovně. Brousicí zrna brousicího kotouče 2/ která odebírají z povrchu hřídele 2 třísky, vyvolávají obvodovou sílu T, takže vzniká výsledná síla R, směřující šikmo dolů. V ose hřídele 6_ pak působí gravitační síla E, vavolané hmotností hřídele 2· Skutečná osa hřídele £, upnutého mezi hroty 18, se oproti teoretické ose vychýlí o prohnutí D# jak znázorněno na obr. 2. Proti vodorovné tlačné síle N působí přední opěrná čelist 4_, proti obvodové síle T a gravitační síle E působí spodní opěrná čelist’ £.

Proces broušení hřídele £ probíhá ve stručnosti takto: Hřídel £ se upne například mezi hroty 18, načež se stroj spustí. Přední opěrná čelist £ a spodní opěrná čelist £ se rychloposuvem přiblíží к hřídeli £ kolmo na jeho povrch. Jakmile se přední opěrná čelist £ přiblíží к povrchu hřídele £ na vzdálenost, určenou měřicím čidlem £, sníží se rychlost pohybu jak přední opěrné čelisti £, které se dotknou povrchu hřídele a začnou jej předpínat. Současně se brousicí kotouč £ přisouvá к hřídeli £ naprogramovanou rychlostí. To trvá tak dlouho, až se přední opěrná čelist' £ a brousicí kotouč £ přiblíží na stejnou vzdálenost od osy rotace hřídele £. Od tohoto okamžiku se pohyb přední opěrné čelisti £ a tím i spodní opěrné čelisti 5 sesynchronizuje s pohybem brousicího kotouče £ a tento synchronizovaný pohyb trvá až do obroušení hřídele £ na stanovený rozměr.

Schematické uspořádání potřebného zařízení je znázorněno na obr. 4.

Proti brousicímu kotouči £, umístěnému na brousicích saních 8, je uspořádána přední opěrná čelist £, pohyblivá vodorovně, s níž je mechanicky spřažena spodní opěrná čelist £. Přední opěrná čelist £ je vodorovně pohyblivá pomocí prvního krokového motoru £. V čele přední opěrné čelisti £ je umístěno měřicí čidlo £, jímž může být čípek, senzor, bezkontaktní čidlo nebo podobně. Na obr. 3 je měřicí čidlo £ provedeno jako odpružený čípek, jehož volný konec 15 vyčnívá z pouzdra £4, upevněného šrouby 16 na volné části přední opěrné čelisti £.

Měřicí čidlo £ je propojeno se zdrojem 2 impulsů, který pohání první krokový motor £, ovládající pohyb přední opěrné čelisti £ a tím přes mechanické ústrojí i spodní opěrné čelisti £. Na první krokový motor £ je přes stavěči náhon ££ připojen první dráhový ovladač WES 1. Zdroj £ impulsů je přes počítač £ předvolby spojen s druhým dráhovým ovladačem WES 2, jehož výstup ovládá druhý krokový motor 10 pro pohon brousicích saní £. Na druhý dráhový ovladač WES' 2 je připojen porovnávač 12. Přední opěrná čelist £ je opatřena ukazatelem 13 opotřebení přední opěrné čelisti £, případně měřicího čidla £.

Uvedené zařízení pracuje, jak popsáno dále.

Obrobek, například hřídel £, se upne, například mezi hroty 18 a zařízení se spustí.

Zdroj 2 impulsů rychlým sledem impulsů, vysílaných do prvního krokového motoru 3, rychle přisouvá přední opěrnou čelist £ a tím i spodní opěrnou čelist £ к povrchu hřídele 6, až volný konec 15 odpruženého čípku měřicího čidla £ dolehne na povrch hřídele £. Volný konec 15 čípku vyčnívá o předem zvolenou míru před opěrnou plochou přední opěrné čelisti £, například o 1,3 mm. Když se pohybem přední opěrné čelisti £ odpružený čípek měřicího čidla £ zasune asi o 0,2 mm, změní se frekvence impulsů pro první krokový motor £ a rychlost přibližování přední opěrné čelisti £ i spodní opěrné čelisti £ к hřídeli £ se sníží. Touto sníženou rychlostí se jak přední opěrná čelist £, tak i spodní opěrná čelist £ opřou o povrch hřídele 6, načež se pohybují dále a vyvolávají v hřídeli £ předpětí, které určuje hodnota nastavená v počítači £ předvolby. Poloha přední opěrné čelisti £ a spolu s ní i spodní opěrné čelisti £ je v každém okamžiku určována prvním dráhovým ovladačem WES 1.

Začátek pohybu brousicích saní £, jehož rychlost je ovládána krokovým motorem 10, může být nastaven vzhledem к pohybu přední opěrné čelisti £ a tím i spodní opěrné čelisti £, bučí s předstihem, nebo se zpožděním. Rovněž rychlost pohybu brousicích saní £ může být menší, nebo větší, než rychlost pohybu přední opěrné Čelisti £. Brousicí kotouč £ bud dohání přední opěrnou čelist £, nebo naopak. To záleží na zvolené technologii a určuje se nastavením předvolených hodnot. Poloha brousicích saní £ je v každém okamžiku určována druhým dráhovým ovladačem £ a trvale se porovnává s předepsaným jmenovitým rozměrem broušeného hřídele £. Tento údaj je uložen v paměti porovnávače 12.

Když přední opěrná čelist £ a brousicí kotouč £ se přesunou do polohy, jež odpovídá stejnému okamžitému poloměru hřídele £, když se tedy navzájem dohoní a první dráhový ovladač WES 1 a druhý dráhový ovladač WES 2 ukazují shodný údaj, sesynchronizuje se přísuvný pohyb přední opěrné čelisti £ a brousicího kotouče £ tím, že první krokový motor £ a druhý krokový motor 10 dostávají stejný počet impulsů. To se děje tak dlouho, dokud hřídel £ není obroušen na předepsaný rozměr.

Nutno uvážit, že při změně polohy hrotů 18 se mění i osa x - x rotace a tím se mění i nastavené vyrovnání přední opěrné čelisti £ i spodní opěrné čelisti 5_. Tím ny mohl vzniknout obrobek obroušený nikoliv válcově, ale kuželově. Proto je výhodné vybavit koník zařízením ke kompenzaci kuželovitosti, opatřeným dráhovým ovladačem podobně, jak popsáno dříve. Automatické vyrovnání opér vyplývá ле vztahu ^S1 ^{: S}2 ^L1

jak znázorněno na obr. 5.

Významným znakem vynálezu je samočinné vzájemné vyrovnávání soustavy prvního dráhového ovladače WES 1 a druhého dráhové ovladače WES 2 na hotově obroušeném obrobku, jež probíhá takto:

Jakmile výrobek je hotově obroušen, odjíždějí brousicí saně £ přední opěrná čelist £ a spodní opěrná čelist _5 do výchozích poloh. Hřídel £, propružený jednak směrem vzhůru, jednak směrem к brousicímu kotouči £, sleduje pohyb přední opěrné čelisti £ a i spodní opěrné čelisti £. Po určité době se čelo přední opěrné čelisti £ nepatrně oddálí od povrchu hotově obroušeného hřídele £. Tím se Čípek měřicího Čidla £ začne vysouvat z pouzdra 14. Již při vysunutí odpruženého čípku o jeden mikrometr vznikne signál, který porovnáním s rozměrem hřídele £, kterýžto rozměr je uložen v paměti porovnávače 12, ocejchuje polohu přední opěrné čelisti £, která odpovídá jmenovitému průměru obroušeného hřídele £.

Tím se vykompenzují, nebo alespoň sníží důsledky celé řady vlivů na rozměr opracovávané součásti, které se mohou případně měnit i v procesu jejího opracování. Je to například prohnutí hřídele tlakem přední opěrné čelisti směrem к brousicímu kotouči, bebo naopak tlakem brousicího kotouče směrem к přední opěrné čelisti. Dále je to opotřebení přední opěrné čelisti, případně čípku měřicího čidla. Kompenzují se tím i tepelné vlivy a do jisté míry i změny v poloze upínacích hrotů.

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Způsob podepírání obrobku, zejména broušeného, pomocí nejméně jedné pohyblivé opěry obrobku, při němž se obrobek upne a nejméně jedna opěra a brousicí kotouč se přibližují rychloposuvem na předvolenou vzdálenost, vyznačující se tím, že po dosažení předvolené vzdálenosti od povrchu obrobku se nejméně jedna opěra a brousicí kotouč přibližují к povrchu obrobku sníženou rychlostí, přičemž nejméně jedna opěra vytvoří předvolené předpětí obrobku, načež se nejméně jedna opěra a brousicí kotouč pohybují synchronní rychlostí к ose rotujícího obrobku při současném broušení obrobku na požadovaný rozměr.

2. Zařízení к provádění způsobu podle bodu 1 s nejméně jednou opěrnou čelistí, se saněmi brousicího vřeteníku, uspořádanými proti čelisti a opatřenými brousicím kotoučem, dále s krokovým motorem pro řízený pohyb opery, jakož i s krokovým motorem pro řízený pohyb saní brousicího vřeteníku, vyznačující se tím, že je opatřeno přední opěrnou čelistí /4/ a s ní mechanicky spojenou spodní opěrnou čelistí /5/, přičemž v přední opěrné čelisti /4/ v oblasti osy /X -X/ rotace obrobku je uspořádáno měřicí čidlo /1/, jehož výstup je spojen se zdrojem /2/ impulsů prvního krokového motoru /3/ pro pohyb přední opěrné čelisti /4/ jako i s počítačem /7/ předvolby, na nějž je napojen jednak první dráhový ovladač /WES 1/ prvního krokového motoru /3/, jednak druhý dráhový ovladač /WES 2/ druhého krokového motoru /10/ pro pohyb saní /8/ brousicího vřeteníku s brousicím kotoučem /9/.

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že přední opěrná čelist /4/ i spodní opěrná čelist /5/ jsou přestavitelné navzájem nezávisle.