CS255440B1

CS255440B1 - cutting edge of a turning tool, especially for making a conical rotor model

Info

Publication number: CS255440B1
Application number: CS858475A
Authority: CS
Inventors: Petr Sobr; Jiri Dvorak; Zdenek Fischer
Original assignee: Petr Sobr; Jiri Dvorak; Zdenek Fischer
Priority date: 1985-11-25
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS847585A1

Abstract

Řešení se týká výroby modelu kuželového rotoru pednovřetenového čerpadla a spočívá v tom, že snadno obrobitelný, ale kompaktní materiál se obrábí na běžném soustruhu speciálním tvarovým nožem postupným odebíráním malých třísek. Podstatou řešení je řezná hrana řezného nástroje ve tvaru prostorové křivky, která je tvořena pronikem horizontální tvarové válcové plochy, mající v čelním pohledu tvar sinusoidy a vertikální tvarové válcové plochy, přičleňující v půdorysném pohledu sinuosidě horizontální válcové ploše kuželovitost výsledného kuželového vřetena.The solution relates to the production of a cone rotor model of a single-spindle pump, and is that it is easy to machine but compact material is machined on a conventional lathe with a special shaped knife by gradually removing small chips. The essence of the solution is the cutting edge of the cutting tool in the shape of a spatial curve, which is formed by the penetration of a horizontal shaped cylindrical surface having a sinusoidal shape in the front view and a vertical cylindrical shape, which in the top view of the sinuoside horizontal cylindrical surface conical the conical spindle.

Description

Vynález se týká řezné hrany soustružnického nože, zejména pro výrobu modelu kuželového rotoru jednovřetenového čerpadla.The invention relates to a cutting edge of a turning knife, in particular for the production of a single-spindle pump bevel rotor model.

U jednovřetenových čerpadel, zejména válcového provedení, dochází při dlouhodobém provozu k opotřebení funkčních ploch vřetena i statorové dutiny, což má za následek snížení účinnosti a životnosti čerpadla. Tuto závadu je nutno odstranit, což se provádí výměnou statoru, případně i rotoru. Vřetena válcového provedení se vyrábí lisováním z trubkového polotovaru, jak je tomu například u řešení podle čs. AO 136 995. Konce takto zhotoveného rotoru je nutno upravit pro navaření hlavy kloubové spojky, což je nejen velmi pracné, ale i nákladné. Při náročném provozu dochází po určité době ke značnému opotřebení činné plochy pryžové vložky statoru, a i k případnému prodření rotoru v místě připojení hlavy kloubové spojky. Dotěsnění sevřením statorového pouzdra není nikdy dokonalé a nezvýší proto těsnost záběru rotoru s vložkou statoru na požadovanou účinnost. Pro dosažení vysokých tlaku je zapotřebí značná délka rotoru i statoru čerpadla, což má za následek vznik nežádoucích pulsací v čerpadle.In single-spindle pumps, especially cylindrical design, the functional surfaces of the spindle and stator cavity wear during long-term operation, resulting in reduced efficiency and service life of the pump. This defect must be remedied, which is done by replacing the stator or rotor. Spindles of cylindrical design are produced by pressing from a tubular blank, as is the case, for example, in the solution according to the art. AO 136 995. The ends of the rotor thus manufactured must be adapted to weld the articulated coupling head, which is not only very laborious but also costly. In heavy-duty operation, the active surface of the stator rubber insert becomes worn out after a certain period of time, and the rotor may eventually scuff at the connection point of the articulated clutch. The tightening of the stator housing is never perfect and therefore does not increase the tightness of the engagement of the rotor with the stator insert to the desired efficiency. To achieve high pressures, a considerable length of the rotor and stator of the pump is required, resulting in undesirable pulsations in the pump.

Válcové provedení jednovřetenového čerpadla neumožňuje, vzhledem k provozním potížím a vysokým nákladům, celokovové nebo celoplastové provedení čerpadla, a proto se u jednovřetenových čerpadel válcového provedení používá kovového rotoru a statoru s pryžovou vložkou, což ale neumožňuje Čerpání látek, které svým charakterem a složením narušují pryžovou vložku statoru. Výroba vřeten z plastů je nejen velmi složitá, ale výlisek navíc nemá dostatečně kvalitní povrch, protože se na něm vytvoří otřep v dělicí rovině lisovací formy.The cylindrical design of the single-spindle pump does not allow all-metal or all-plastic design of the pump due to operating difficulties and high costs, and therefore single-spindle cylindrical pumps use a metal rotor and stator with rubber insert, which does not allow pumping of substances that disrupt the rubber by nature and composition stator insert. The production of plastic spindles is not only very complicated, but the molding does not have a sufficiently high-quality surface, because burrs are formed in the molding plane.

Proto se k zvýšení účinnosti i životnosti jednovřetenových čerpadel začalo používat kuželového provedení jak rotoru tak i statoru, kde nežádoucí vůle mezi rotorem a statorovou vložkou, vzniklá opotřebením jedné nebo obou funkčních součástí, se řeší axiálním posuvem vřetena ve vložce statoru ve směru k menšímu průměru statorové vložky. Tato vřetena mají konstantní stoupání i excentricitu, stejně jako odpovídající stator. U kuželového vřetena s poměrně malým stoupáním a větší excentricitou lze vytvořit strmou kuželovitost, kupříkladu 1:3, která umožňuje opětné dotěsnění axiálním dotlačením rotoru vůči statoru.Therefore, to increase efficiency and service life of single-spindle pumps, a tapered design of both rotor and stator has been used, where undesirable clearance between rotor and stator insert due to wear of one or both functional components is solved by axial displacement of spindle in stator insert towards smaller stator diameter. inserts. These spindles have constant pitch and eccentricity as well as the corresponding stator. With a tapered spindle with a relatively small pitch and greater eccentricity, a steep taper, for example 1: 3, can be created which allows re-sealing by axially pressing the rotor against the stator.

Geometrie kuželového vřetena s konstantním stoupáním a konstantní excentricitou je známá, ale výroba přesného tvaru a dokonalého povrchu kuželového vřetena není zvýšenými způsoby dosažitelná. Tak při výrobě kuželového vřetena třískovým obráběním na podtáčecím soustruhu, pomocí vačkou ovládaného příčného suportu, dochází během zvětšování průměru vřetena ke změně náběhového úhlu řezného nástroje a proto takovým soustružnickým nožem nelze soustružit tvar kuželového vřetena s dodržením přesných kruhových průměrů. Stejně tak i při výrobě kuželového vřetena okružováním vyžaduje zvětšování či zmenšování kruhového průřezu vřetena velmi složitý mechanismus.The geometry of the cone spindle with constant pitch and constant eccentricity is known, but the production of the precise shape and perfect surface of the cone spindle is not achievable in elevated ways. Thus, in the production of a tapered spindle by machining on a undercut lathe, by means of a cam-operated transverse support, the cutting angle of the cutting tool changes during the increase in the spindle diameter, and therefore the tapered spindle cannot be turned with the exact circular diameters. Similarly, in the manufacture of a tapered spindle by circular rolling, increasing or decreasing the circular cross-section of the spindle requires a very complex mechanism.

Použití numericky řízeného stroje k výrobě kuželového vřetena by vyžadovalo složité výpočty potřebného pohybu řezného nástroje a dosavadní teoretické i praktické výsledky ukázaly, že takto nelze vyrobit přesný tvar kuželového vřeténa, zejména pokud jde o kuželové vřeteno s poměrně malým stoupáním a velkou excentricitou. Konečně je znám způsob výroby vřeten s trochoidními průřezy, kde je nevýhodou značná složitost obráběcího stroje. Společnou a podstatnou nevýhodou výše popsaných způsobů výroby kuželového vřetena je, že vlnovcovitý tvar kuželového vřetena vzniká soustružením, kdy během jedné otáčky nabíhá povrch vřetena na tvar hrotu nože střídavě, kupříkladu zprava, z čela, zleva, z čela, atd.The use of a numerically controlled machine for the production of a tapered spindle would require complex calculations of the necessary movement of the cutting tool and previous theoretical and practical results have shown that it is not possible to produce an accurate tapered spindle shape, especially with a tapered spindle with relatively small pitch and high eccentricity. Finally, it is known to produce spindles with trochoid cross-sections, where the disadvantage is the considerable complexity of the machine tool. A common and substantial disadvantage of the above-described tapered spindle manufacturing methods is that the bellows-shaped tapered spindle is formed by turning, when the spindle surface approaches the blade tip alternately, for example from the right, front, left, front, etc. within one revolution.

Protože hrot soustružnického nože musí být vždy nepatrně zaoblen, není možno dosáhnout přesně kruhových průřezů válcového nebo kuželového vřetena. Povrch takto vyrobeného vřetena vykazuje tedy určitou nerovnost, což se zejména projeví při výrobě tvaru válcového či kuželového vřetena s poměrně malým stoupáním a větší excentricitou.Since the point of the turning knife must always be slightly rounded, it is not possible to obtain exactly circular cross-sections of a cylindrical or conical spindle. Thus, the surface of the spindle thus produced exhibits some unevenness, which is particularly evident in the production of a cylindrical or conical spindle shape with a relatively low pitch and greater eccentricity.

Výše popsané nevýhody a nedostatky odstraňuje v podstatě řezná hrana soustružnického nože podle vynálezu, zejména pro výrobu modelu kuželového rotoru jednovřetenového Čerpadla.The above-described disadvantages and drawbacks are eliminated by the substantially cutting edge of a turning knife according to the invention, in particular for the production of a single-spindle pump tapered rotor model.

Řezná hrana soustružníckého nože podle vynálezu má tvar prostorové křivky v délce jednoho stoupání kuželového vřetena a tato prostorová křivka je tvořena pravoúhlým pronikem dvou tvarovaných válcových ploch, kde horizontální tvarová válcová plocha má v čelním pohledu tvar sinusoidy, zatímco druhá, vertikální tvarová válcová plocha přičleňuje v půdorysném pohledu sinusoidě horizontální tvarové válcové plochy kuželovitost výsledného kuželového vřetena.The cutting edge of a turning tool according to the invention has the shape of a spatial curve in the length of one pitch of the conical spindle, and this spatial curve is formed by a rectangular penetration of two shaped cylindrical surfaces where the horizontal cylindrical face has a sinusoid shape. A plan view of the sinusoid of the horizontal cylindrical surface of the resulting conical spindle.

Dále je podstatou vynálezu, že prostorová křivka řezné hrany soustružníckého nože se dotýká kruhových průřezů kuželového vřetena v bodech dotyku rovnoběžně vedených tečen ke kruhovým průřezům a v rovině kolmé k těmto rovnoběžným tečnám, přičemž tato rovina je rovnoběžná s podélnou osou kuželového vřetena.It is a further object of the invention that the spatial curve of the cutting edge of a turning tool contacts the circular cross-sections of the tapered spindle at the points of contact of the parallel tangents to the circular cross-sections and in a plane perpendicular to these parallel tangents, this plane being parallel to the longitudinal axis of the tapered spindle.

Vyšší účinek a pokrokovost soustružníckého nože podle vynálezu spočívá v tom, že jeho použitím se speciálně konstruovanou hranou lze vytvořit model pro licí formu, případně k výrobě Šablony pro výrobu dutiny kovové formy pro tlakové či vstřikové lití. Soustružnický nůž s tvarem řezné hrany podle vynálezu dovoluje vyrobit model kuželového rotoru jednovřetenového čerpadla s poměrně malým stoupáním a velkou excentricitou, a to i na nejjednodušším univerzálním soustruhu, při dosažení dokonalého povrchu á vysoké přesnosti kruhových průřezů kuželového vřetena.The higher effect and progressiveness of the turning tool according to the invention is that by using it with a specially designed edge, it is possible to create a model for the casting mold or for producing a die for making a metal mold cavity for die casting. The cutting edge turning tool according to the invention makes it possible to produce a single-spindle pump cone rotor model with a relatively low pitch and high eccentricity, even on the simplest universal lathe, while achieving perfect surface and high precision circular cross-sectional spindle.

Příklad konkrétního provedení řezné hrany soustružníckého nože podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese, kde obr. 1 představuje pohled na prostorovou křivku řezné hrany soustružníckého nože v čelním pohledu, obr. 2 je pohled na stejnou křivku řezné hrany v půdoryse, obr. 3 představuje hodnoty úkosu kužele vřetena přičleňované horizontálnímu průběhu válcové plochy vertikální tvarovou válcovou plochou podle obr. 2, obr. 4 je axonometrický pohled na křivku řezné hrany soustružníckého nože z čelní strany, obr. 5 znázorňuje prostorovou křivku řezné hrany z obr. 4 v bočním pohledu se zakreslenými kruhovými průřezy kuželového vřetena a obr. 6 je půdorysný pohled na zařízení k výrobě modelu kuželového rotoru jednovřetenového čerpadla s použitím soustružnického nože s řeznou hranou podle vynálezu.An example of a specific embodiment of a cutting edge of a turning tool according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing, wherein Fig. 1 is a front view of a spatial curve of a cutting edge of a turning tool; Fig. 2 is a plan view of the same cutting edge curve; Fig. 4 is an axonometric view of the cutting edge of a turning tool from the front; Fig. 5 shows a spatial curve of the cutting edge of Fig. 4 in a side view with a taper of the spindle taper associated with the horizontal course of the cylindrical surface of Fig. 2; and FIG. 6 is a plan view of a device for manufacturing a single rotor spindle pump bevel rotor model using a cutting edge turning knife according to the invention.

Soustružnický nůž 2 podle vynálezu je opatřen řeznou hranou 2_, která je tvořena prostorovou křivkou 2 ^v délce nejméně jednoho stoupání 2 kuželového vřetena 2· Tato prostorová křivka 2 j^e tvořena pravoúhlým pronikem dvou tvarových válcových ploch 2» kde horizontální tvarová válcová plocha 2 má v čelním pohledu tvar sinusoidy, zatímco druhá, vertikální tvarová válcová plocha 2 má v půdorysném pohledu na soustružnický nůž 2 tvar vytvořený tak, že k sinuosidě horizontální tvarové válcové plochy 2 3^e rovnoběžně přičleněna žádaná kuželovitost výsledného kuželového vřetena £, jak je znázorněno na obr. 2 a 3.Turning tool 2 according to the invention is provided with a cutting edge 2, which is formed by the spatial curve 2 ^of at least one pitch of two conical bore 2 · The space curve 2 j ^e formed by rectangular penetrating two shaped cylindrical surfaces 2 »where horizontal shaped cylindrical space 2 has A front view of the shape of a sinusoid, while the second vertical shape of the cylindrical surface 2 has a shape in plan view of the turning tool 2 such that the desired conicity of the resulting tapered spindle 6 ^is parallel to the sinuoside of the horizontal shape. 2 and 3.

Tvar prostorové křivky 2 ^v bokorysném pohledu, znázorněném na obr. 5, představuje spirálu 7. Tato prostorová křivka 2 řezné hrany 2 soustružníckého nože 1 je konstruována tak, že se dotýká kruhových průřezů 2 kuželového vřetena 2 ^v bodech dotyku rovnoběžně vedených tečen 2 k těmto kruhovým průřezům 2 ^v délce nejméně jednoho stoupání 2 kuželového vřetena 4 a v rovině kolmé k rovnoběžným tečnám 9_r kdy tato rovina je rovnoběžná s podélnou osou kuželového vřetena 2· Při výrobě modelu -kuželového vřetena 2 3^e j^ho kuželovitost nastavena na vodícím pravítku 10 soustruhu.The shape of the spatial curve 2 ^{in the} side view shown in FIG. 5 represents a spiral 7. This spatial curve 2 of the cutting edge 2 of the turning tool 1 is designed to touch the circular cross-sections 2 of the tapered spindle 2 ^{at the} tangent points 2 circular cross-sections of two ^of at least one pitch of the conical spindle 2 and 4 in a plane perpendicular to the parallel Tecnai _R 9 where this plane is parallel to the longitudinal axis of the conical bore 2 · in the production model -kuželového spindle 2 3 ^e j ^ it is set to taper the guiding ruler 10 lathe.

Prostorová křivka 3 řezné hrany 2 soustružníckého nože 1_ se při plynulé změně průměrů kruhových průřezů 2 nemění a proto lze soustružnickým nožem 2 ^s řeznou hranou 2 podle vynálezu vytvořit přesný tvar kuželového vřetena 4 ^s požadovanou jakostí povrchu i na běžném univerzálním soustruhu, a to známou technologií výroby kuželového závitu v rozsahu od nulového průměru kruhového průřezu 2 kuželového vřetena 2 ^a% P° libovolně velký průměr kruhového průřezu 2·Space curves three cutting edges 2 of the lathe tool 1_ when flux diameters of circular cross section 2 does not change and can therefore be lathe knife 2 ^{with the} cutting edge 2 of the present invention to create an exact shape of the conical bore 4 ^{with a} desired surface quality on plain universal lathe and known technology production of tapered thread ranging from zero diameter of circular cross section 2 of conical spindle 2 ^and % P ° arbitrarily large diameter of circular cross section 2 ·

Model rotoru kuželového tvaru vřetena se vyrobí tak, že se k jeho výrobě použije lehce obrobitelného, ale kompaktního materiálu, kupříkladu sádry, uloženého na kovovém trnu. Takto připravený materiál se upne kovovým trnem ve sklíčidle soustruhu a vystruží se na r^ěm plocha požadované kuželovitosti. Nyní se použije soustružnický nůž 2 ^s řeznou hranou j2 podle vynálezu spojený mechanicky s vedením IQ odpovídajícím kuželovitosti budoucíhoj vřetena 2· Snadná obrobitelnost použitého materiálu a jeho vyztužení kovovým trnem zajištujií, že obráběný materiál neuhýbá síle řezného nástroje. Vlastní ubírání materiálu se uskutečňuje opakovaným odebíráním velmi malé třísky a to technologickým postupem výroby kuželového závitu, kdy řezný nástroj zabírá nejdříve svým náběžným hrotem a postupně vniká do obráběného materiálu tak, až nakonec ubírá celou plochou své řezné hrany.The spindle-shaped rotor model is manufactured by using an easily machinable but compact material, such as gypsum, deposited on a metal mandrel. The material prepared in this way is clamped by a metal mandrel in the lathe chuck and the desired conicity area is punched out. Now, a turning knife 2 ^{with a} cutting edge 12 according to the invention is connected mechanically to a guide 10 corresponding to the taper of a future spindle 2. The easy machinability of the material used and its reinforcement with a metal mandrel ensure that the workpiece does not shear the cutting tool. The actual removal of material is carried out by repeatedly removing a very small chip by the technological process of production of a conical thread, when the cutting tool first engages with its leading tip and gradually penetrates into the machined material until it finally removes the entire surface of its cutting edge.

Takto vyrobený model se pak nasytí povrchově látkou, která sice vytvrdí jeho povrch, ale nemění tvar vřetene, kupříkladu epoxydovou pryskyřicí. Takto zpevněný model se pak opatří tvarem válcového nálitku spojkové hlavy a je připraven k použití jako model pro výrobu formy pro lití do písku, pro výrobu vřetene kopírováním nebo k výrobě vřetena tlakovým či vstřikovým litím.The model thus produced is then saturated with a surfactant which hardens its surface but does not change the shape of the spindle, for example an epoxy resin. The reinforced model is then provided with the shape of a cylindrical boss of the clutch head and is ready for use as a model for the production of a mold for sand casting, for spindle production by copying or for spindle production by die casting or injection molding.

Při obrábění je soustružnický nůž 2 ^s řeznou hranou 2' tvořenou prostorovou křivkou upnut v suportu 12 soustruhu tak, že je operačně spojen prostřednictvím táhla 22 s kluzátkem 14 pohybující se ve vodicím pravítku 22' jehož sklon odpovídá kuželovitosti obráběcího vřetena £. Model kuželového vřetena 2' opatřený válcovým nálitkem pro kloubovou spojku, se po zaformování vyjímá z formy, která nemá dělicí rovinu, šroubovým pohybem, takže na výsledném odlitku nevzniká šev po dělicí rovině formy.In machining, the lathe knife 2 ^{with the} spatial curve cut edge 2 'is clamped in the lathe support 12 so that it is operatively connected by means of a rod 22 to a slide 14 moving in a guide ruler 22' whose inclination corresponds to the taper of the machining spindle. The conical spindle model 2 'provided with a cylindrical boss for the articulated coupling is removed after being formed from a mold which does not have a separation plane by a helical movement so that no seam is formed on the resulting casting along the mold separation plane.

Claims

A cutting edge of a turning knife, in particular for manufacturing a single-spindle pump bevel rotor model, characterized in that it has the shape of a spatial curve (3) which is at least one pitch (s) of a bevel spindle (4) of circular cross-section (8). formed by a rectangular penetration of two shaped cylindrical surfaces (5, 6), wherein the horizontal shaped cylindrical surface (5) has a sinusoidal shape in the front view and the second, vertical shaped cylindrical surface (6) adds a horizontal shape cylindrical surface (5). of the resulting tapered spindle (4).

Cutting edge of a turning tool according to claim 1, characterized in that its spatial curve (3) touches the circular cross-sections (8) of the tapered spindle (4) at the points of contact of the parallel tangents (9) to the circular cross-sections (8) and a plane perpendicular to the parallel tangents (9), the plane being parallel to the longitudinal axis of the conical spindle (4).