CZ297057B6 - Obrábecí hlava a zpusob obrábení válcu, válcovitých trubek a podobných výrobku - Google Patents

Abstract

V obrábecí hlave jsou provedeny aspon tri rezné noze (10), které jsou opreny prímo nebo neprímo o spolecné, v obrábecí hlave (9) usporádané kuzelové nebo pyramidové teleso a jsou usporádány pomocí neho radiálne posuvne vzhledem k obrábecí hlave (9),dále ze kuzelové nebo pyramidové teleso je ulozeno plovoucím zpusobem se dvema stupni volnosti v obrábecí hlave (9) a téz je usporádán druhý pruzný prostredek (13) pro predpetí kazdého obrábecího noze (10) proti kuzelovému nebo pyramidovému telesu. Pri zpusobu obrábení je pouzita obrábecí hlava (9)s alespon tremi, vzhledem ke strední ose (16') obrábecí hlavy (9) radiálne pohyblivými reznými nozi(10).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká víceřezné obráběcí hlavy a způsobu jemného obrábění (ševingování) válců, válcovitých trubek a podobných výrobků s použitím obráběcí hlavy, ve které je několik radiálně volně uložených řezných nožů.

Dosavadní stav techniky

Takové způsoby a obráběcí hlavy jsou známé např. z DE 2223969 nebo DE 2723622. Slouží k opracování, zvláště jemnému obrábění válcovitých stěn vrtání, která se vyskytují např. u hydraulických válců a válcovitých trubek. Takové stěny se nej hospodárněji jemně obrábějí ševingováním a hladkým válcováním. Výchozí materiál je zpravidla tažená přesná ocelová trubka nebo vyvrtáním připravená trubka z měkké oceli s nepatrným přídavkem na opracování asi 0,3 až lmm v průměru. Tyto trubky mají vady v přímosti vzniklé ve výrobě, které nejsou na závadu účelu použití a které proto nemusí být korigovány obráběním.

Povrchy vrtané stěny musí vsak být nicméně celoplošně obráběny a hladce válcovány také u zakřivených válců. V daných podmínkách to předpokládá, ze řezné nože sledují makrotvar trubky při téměř stálé tloušťce třísky. K tomu se osvědčily volně pohyblivé (plovoucí) řezné nože, známé na příklad z již zmíněné DE 2723622 nebo DE 2518170. Obráběcí hlava je přitom oproti nástroji volně pohyblivá ve dvou rovinách a případné řezné nože jsou navíc radiálně pohyblivé.

Známé provedení řezných nožů zajišťuje samostředění nože pasivními řeznými silami obou ostří také tehdy, když obráběcí hlava účinkem vnějších sil nerotuje centricky. Nedostatkem tohoto provedení je však skutečnost, že dvě protilehle ležící ostří řezných nožů nevyrobí nutně kruhovité vrtání. Takové řezné nože mohou spíše během otáčení obráběcí hlavy vyvolat radiálně oscilující pohyb a přitom vyrobit vrtaný průřez, odchylující se od tvaru kružnice. Tento pohyb může být vyvolán chybou v kruhovitosti již existující trubky nebo nepatrnou úchylkou vyrovnávacích sil, možnou kolísající pasivní řeznou silou vyvolanou při pravidelném žádoucím lomu třísky a může se rozšířit a pokračovat po celé obráběné délce.

Pro takový profil vrtání je charakteristické, že otvor měřený mezi dvěma protilehlými body má sice stálý průměr, ale vnitřní obálkový kruh je menší a vnější obálkový kruh je větší než obráběný průměr, měřený dvoubodovým způsobem. Přitom mohou vzniknout polygony s 3, 5, 7 nebo více rohy. Tato chyba v kruhovitosti může vést k problémům při sestavování pístů a těsnění. Chyba v kruhovitosti probíhá často po celé délce trubky s úhlovým posunem při dalším otáčení nástroje, takže vzniká šroubovitý obrys vrtání válce, představující vadu kvality.

Jsou známé také nástroje bez plovoucích nožů. Sem patří výstružníky popsané na příklad v DE 19621818, DE 1652790A, DE 7321746U a US 2 638 020. Ostří výstružníků jsou stavitelná vzhledem k základnímu tělesu jen všechna společně a o stejný rozměr a nejsou proto vestavěna radiálně volně pohyblivým způsobem. Výstružníky jsou koncepčně navrženy tak, aby vyráběly vrtání s co možná nejmenší chybou v přímosti. Další pokrok v obrábění sleduje proto pokračování dosavadního směru ve vrtání. Pokud by bylo předvrtání zakřivené, pak se o výstružníků očekává pokud možné úplné odstranění tohoto zakřivení.

Jsou známy i nástroje podle spisů GB 2 084 056, GB 2 032 820 a US 4 229 127. Ani tato řešení však neodstraňují uvedené nedostatky, protože v důsledku své konstrukce nemohou eliminovat chyby v kruhovitosti a nezabraňují zcela vytváření šroubovitých vln.

- 1 CZ 297057 B6

Válcovité trubky jsou vyráběny z tažených přesných ocelových trubek o délce až 10 m. Vzhledem k používaným beztřískovým výrobním způsobům mají tyto trubky chybu v přímosti až 2 mm/m. Z ekonomických důvodů a pro úsporu materiálu jsou vyráběny s přídavky na opracování pod 1 mm na průměru. To znamená, že není k dispozici dostačující přídavek na opracování tak, aby se v zakřiveném tvaru vyrobilo rovné vrtání. K tomu by byl u uvedeného zakřivení žádoucí přídavek na opracování aspoň 4 mm na průměru. Nástroje - jako dříve popsané výstružníky, navržené pro pokud možno přímé vrtání, by zde na mnoha místech snížily množství odpadu na třísky a naproti tomu by zase jiná místa zůstala neopracovaná. U obráběcích hlav pro opracování válců, válcovitých trubek a tomu podobných výrobků vzniká proto požadavek, aby obráběcí nástroj při opracování sledoval makrotvar vrtání a tím napodobil existující chybu v přímosti. Tento požadavek nemohou výstružníky splnit.

Podstata vynálezu

Na základě uvedených poznatků je úkolem vynálezu vytvořit obráběcí hlavu a způsob obrábění, které budou prosty uvedených nedostatků.

Vynález přináší obráběcí hlavu k obrábění válců, válcovitých trub a podobných výrobků s radiálně volně pohyblivými řeznými noži v obráběcí hlavě, jejíž podstata spočívá v tom, že jsou provedeny aspoň tři řezné nože, že všechny řezné noze jsou opřeny přímo nebo nepřímo o společné, v obráběcí hlavě uspořádané kuželové nebo pyramidové těleso a jsou uspořádány pomocí něho radiálně posuvně vzhledem k obráběcí hlavě, že kuželové nebo pyramidové těleso je uloženo plovoucím způsobem se dvěma stupni volnosti v obráběcí hlavě a ze je uspořádán druhy pružný prostředek pro předpětí každého obráběcího nože proti kuželovému nebo pyramidovému tělesu.

Vynález může být proveden též tak, že obráběcí hlava, mající střední osu, má sousední řezné nože viděné ve směru střední osy obráběcí hlavy uspořádané ve vzájemně podobných úhlových vzdálenostech.

Vynález může být proveden též tak, ze obráběcí hlava, mající střední osu a kde každý řezný nůž má aspoň jedno ostří, má provedena alespoň tři ostří různých řezných nožů symetricky vzhledem k rotaci kolem střední osy obráběcí hlavy.

Vynález může být proveden též tak, že jsou provedeny prostředky k měnitelnému uložení první relativní polohy kuželového nebo pyramidového tělesa vzhledem k řezným nožům.

Vynález může být proveden též tak, že je proveden první pružný prvek k předpětí kuželového nebo pyramidového tělesa do první relativní polohy.

Vynález může být proveden též tak, že kuželové nebo pyramidové těleso je pohyblivé proti předpětí s použitím vnější síly, zejména hydrauliky do druhé relativní polohy.

Vynález může být proveden též tak, že druhé pružné prostředky jsou provedeny tak, že jejich směr působení probíhá mimo střed nástroje.

Vynález může být proveden též tak, že řezné nože jsou vedeny ve vedeních, jejichž poměr délky k šířce je větší než 1,5, s výhodou větší než 2.

Vynález se týká též způsobu obrábění válce, válcovité trubky nebo podobných výrobků obráběcí hlavou zavedenou do obráběného tělesa se střední osou a několika řeznými noži, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že je použita obráběcí hlava s alespoň třemi, vzhledem ke střední ose obráběcí hlavy radiálně pohyblivými řeznými noži.

-2CZ 297057 B6

Vynález může být prováděn též tak, že každý řezný nůž má aspoň jedno ostří a radiální vzdálenost ostří ke střední ose obráběcí hlavy se nastavuje kuželovým nebo pyramidovým tělesem, pohyblivým v obráběcí hlavě.

Vynález může být prováděn též tak, že řezné nože jsou proti kuželovému nebo pyramidovému tělesu předepjaty.

Vynález může být prováděn též tak, že kuželové nebo pyramidové těleso je předepjato do první relativní polohy (pracovní polohy) vzhledem k řezným nožům.

Vynález může být prováděn též tak, že k posunutí obráběcí hlavy v obráběném tělese bez jeho opracování se kuželové nebo pyramidové těleso tlačí působením vnější, zejména hydraulické síly proti předpětí do druhé relativní polohy, v níž je radiální vzdálenost ostří ke střední ose obráběcí hlavy menší než v pracovní poloze.

Vynález má velkou výhodu v tom, že při předpokládaných aspoň třech řezných nožích může být řezný výkon oproti známým obráběcím hlavám s pouze dvěma řeznými noži zvýšen.

Jak kuželové, tak také pyramidové těleso mají výhodu v jednoduchém posouvání tělesa podél střední osy obráběcí hlavy, kdy řezné nože tlačí radiálně směrem ven a tak se zvlášť jednoduchým způsobem nastavuje odpovídající řezný průměr.

Přitom se v provozu jako zvlášť výhodné ukázalo uspořádat kuželové nebo pyramidové těleso v obráběcí hlavě jako plovoucí. Výhodné je také opatření prostředků měnitelného upevnění první relativní polohy kuželového nebo pyramidového tělesa vzhledem k řezným nožům, kdy kuželové nebo pyramidové těleso může být prostřednictvím pružiny předepnuto do první relativní polohy. Tato první relativní poloha je zpravidla pracovní polohou obráběcí hlavy, při které se také nastaví řezné nože na žádoucí řezný průměr.

Aby se dala obráběcí hlava lehce a bez vniku rýhování vysunout zpět z obráběného tělesa, může být kuželové nebo pyramidové tělese provedeno tak, že je pohyblivé proti předpětí s využitím vnější - zejména hydraulické síly do druhé relativní polohy vzhledem k řezným nožům, přičemž tato druhá relativní poloha odpovídá poloze zpětně vytažených řezných nožů, kdy tyto již neleží těsně na opracovávaných plochách a obráběcí hlava je lehce pohyblivá a polohovatelná v obráběném tělese.

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti a přednosti vynálezu vyplývají z následujícího, cistě příkladného a nijak omezeného popisu provedení vynalezené obráběcí hlavy podle obrázků, kde je na obr. 1 obráběcí hlava podle vynálezu, znázorněná v částečném bočním řezu podél střední osy, obr. la je detailním pohledem na obráběcí hlavu podle obr. 1 v místě nožů, obr. 2 představuje obráběcí hlavu podle obr. 1 v částečném bočním řezu ve směru střední osy, obr. 3 znázorňuje účinky středících sil během provozu obráběcí hlavy a obr. 4 představuje alternativní provedení obráběcí hlavy v částečném bočním řezu podél střední osy.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 až 3 je znázorněna úplná obráběcí hlava 9 s celkem šesti radiálně posuvnými řeznými noži 10 ve válcovitém pouzdře J_J_.

-3 CZ 297057 B6

Každý řezný nůž 10 je v tomto příkladu provedení opatřen dvěma ostřími 3 a 3'. Řezné nože 10 jsou vedeny ve vedeních 10' s velkým poměrem délky k šířce, zamezujících chvění, řezných nožů 10. Ve znázorněném příkladě provedení je vedení 10' více než třikrát - přesně vzato dokonce více než pětkrát - delší než širší.

Jak je znázorněno na příkladu jen jednoho nože 10 na obr. 2, je každý řezný nůž 10 tlačen vhodným pružným prostředkem 13, zde ve tvaru tlačné vinuté pružiny, radiálně proti kuželovému tělesu ve tvaru komolého kužele 12, sloužícímu k nastavení řezného průměru. K tomu má každý řezný nůž 10 vybrání 13.' pro tlačný pružný prostředek 13, kdy je zde znovu uvedeno, že jinak než znázorněno na obr. 2 - každý řezný nůž 10 je předepjat prostřednictvím pružného prostředku 13 ve směru na kužel, jak je podle šipky 13 na obr. 2 a 3 uvedeno, kdy jsou z důvodů přehlednosti opatřeny vztahovou značkou jen některé součásti.

Tlačné pružné prostředky 13 udržují během obrábění a v zasunutém stavu, ve kterém se také nacházejí řezné nože 10 v radiální poloze vzhledem ke střední ose, trvalý styk nožů 10 s komolým kuželem 12.

K zajištění první relativní polohy komolého kužele 12 a řezných nožů 10 je proveden šroubový stavěči prostředek 15. Pružina, zde ve tvaru vinuté pružiny 14, předepíná komolý kužel 12 do této relativní polohy, odpovídající pracovní poloze, ve které je nástroj připraven k obrábění.

Aplikací síly ve směru šipky 16 např. známou a zde neuvedenou hydraulikou se může komolý kužel 12 posouvat podél společné střední osy 16' obráběcí hlavy 9 a komolého kužele 12 proti předpětí pružiny 14, čímž se řezné nože 10 pohybují radiálně dovnitř do zatažené polohy.

Komolý kužel 12 je v obráběcí hlavě 9 proveden jako plovoucí. Jak je vidět na obr. 3, znamená chyba přímosti v obráběné válcovité trubce o rozměr 19 změnu v obrysu vrtání 17 a ose vrtání 17a o rozměr 19 v poloze 18, příp. 18a. To vede k nárůstu pasivních řezných sil u všech na obrázku nad středem pracujících ostří 3, 3' a současně k úbytku dolních sil na obrázku. Na to reaguje komolý kužel 12 radiálním pohybem dolů 20 o rozměr 19. Tím se vystředí celá soustava nožů 10 při dodržení geometrie obálkové křivky na nový střed trubky. Tak jsou požadavky na samostředění soustavy řezných nožů 10, kruhovou obráběcí geometrii a stejnou tloušťku třísky splněny. Kompenzační pohyb pokračuje rotací nástroje nebo při stojícím nástroji a rotaci součásti a může být proveden v závislosti na zakřivení trubky v libovolném směru.

Obr. 4 ukazuje provedení, u kterého síla 16 působí na široké straně komolého kužele 12' a vinutá pružina 14' působí prostřednictví šroubové stavěči soupravy 15' na menší průměr komolého kužele 12'”. Také toto provedení přivodí přesun ostří 3 a řezného nože 10 vzhledem k pouzdru 11'.

V rámci koncepce vynálezu jsou možné četné odchylky a další provedení, která se vztahují k počtu a uspořádání řezných nožů a ostří. Tak je možné používat na příklad při vystružování velkých průměrů obráběcí hlavy, které mají více než znázorněné tři nože. V každém případě je podstata vynálezu v tom, že může být použito více než dvou řezných nožů, což výrazně snižuje pravděpodobnost výskytu nežádoucích radiálních oscilací.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Obráběcí hlava (9) k obrábění válců, válcovitých trub a podobných výrobků s radiálně volně pohyblivými řeznými noži (10) v obráběcí hlavě, vyznačující se tím, že jsou provedeny aspoň tři řezné nože (10), že všechny řezné nože (10) jsou opřeny přímo nebo nepřímo o společné, v obráběcí hlavě (9) uspořádané kuželové nebo pyramidové těleso a jsou uspořádány pomocí něho radiálně posuvně vzhledem k obráběcí hlavě (9), že kuželové nebo pyramidové těleso je uloženo plovoucím způsobem se dvěma stupni volnosti v obráběcí hlavě (9) a že je uspořádán druhý pružný prostředek (13) pro předpětí každého obráběcího nože (10) proti kuželovému nebo pyramidovému tělesu.

2. Obráběcí hlava podle nároku 1, přičemž obráběcí hlava má střední osu (16'), vyznačující se tím, že sousední řezné nože (10) viděné ve směru střední osy (16') obráběcí hlavy (9) jsou uspořádány ve vzájemně podobných úhlových vzdálenostech.

3. Obráběcí hlava podle nároku 1 nebo 2, přičemž obráběcí hlava (9) má střední osu (16') a každý řezný nůž (10) má alespoň jedno ostří (3, 3'), vyznačující se tím, že jsou provedena aspoň tři ostří různých řezných nožů symetricky vzhledem k rotaci kolem střední osy obráběcí hlavy.

4. Obráběcí hlava (9) podle nároku 1, vyznačující se tím, že jsou provedeny prostředky (15, 15') k měnitelnému uložení první relativní polohy kuželového nebo pyramidového tělesa vzhledem k řezným nožům (10).

5. Obráběcí hlava podle nároku 4, vyznačující se t í m , že je proveden první pružný prvek (14) k předpětí kuželového nebo pyramidového tělesa do první relativní polohy.

6. Obráběcí hlava podle nároku 5, vyznačující se t í m , že kuželové nebo pyramidové těleso je pohyblivé proti předpětí s použitím vnější síly, zejména hydrauliky do druhé relativní polohy.

7. Obráběcí hlava podle nároku 6, vyznačující se tím, že druhé pružné prostředky (13) jsou provedeny tak, že jejich směr působení probíhá mimo střed nástroje.

8. Obráběcí hlava podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že řezné nože (10) jsou vedeny ve vedeních (10'), jejichž poměr délky k šířce je větší než 1,5, s výhodou větší než 2.

9. Způsob obrábění válce, válcovité trubky nebo podobných výrobků obráběcí hlavou zavedenou do obráběného tělesa se střední osou a několika řeznými noži, vyznačující se t í m , že je použita obráběcí hlava (9) podle nároku 1 s alespoň třemi, vzhledem ke střední ose (16') obráběcí hlavy (9) radiálně pohyblivými řeznými noži (10).

10. Způsob podle nároku 9, přičemž každý řezný nůž má aspoň jedno ostří, vyznačující se t í m , že radiální vzdálenost ostří (3, 3') ke střední ose (16') obráběcí hlavy (9) se nastavuje kuželovým nebo pyramidovým tělesem, pohyblivým v obráběcí hlavě (9).

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že řezné nože (10) jsou proti kuželovému nebo pyramidovému tělesu předepjaty.

-5CZ 297057 B6

12. Způsob podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že kuželové nebo pyramidové těleso je předepjato do první relativní polohy (pracovní polohy) vzhledem k řezným nožům (10).

5 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se t í m , že k posunutí obráběcí hlavy (9) v obráběném tělese bez jeho opracování se kuželové nebo pyramidové těleso tlačí působením vnější, zejména hydraulické síly proti předpětí do druhé relativní polohy, v níž je radiální vzdálenost ostří (3, 3') ke střední ose (16') obráběcí hlavy (9) menší než v pracovní poloze.