CZ301976B6 - Zarízení pro kompenzaci tepelné dilatace pinoly - Google Patents

Abstract

Uvnitr pinoly (3) je uložena mericí tyc (2) z materiálu s minimální teplotní roztažností, pricemž mericí tyc (2) je jedním svým koncem uchycena ve vzdálenosti nejvýše 25% délky pinoly (3) od jejího predního konce, nesoucího nástroj, zatímco druhý, volný konec mericí tyce (2) je vyveden zadním koncem pinoly (3) a proti tomuto jejímu druhému, volnému konci je umísteno cidlo (51) bezdotykového snímace (5) polohy, který je propojen informacní vazbou (52) s rídicím ústrojím a/nebo systémem (6) obrábecího stroje, kde soucasne rídicí ústrojí a/nebo systém (6) obrábecího stroje je upraven pro iniciaci kompenzacního posunu pinoly (3), a to v míre, odpovídající posunu druhého, volného konce mericí tyce (2), jehož poloha je detekována cidlem (51) bezdotykového snímace (5) polohy, do puvodní polohy.

Description

Zařízení pro kompenzaci tepelné dilatace pinoly

Oblast techniky

Vynález se týká obráběcích strojů pro třískové obrábění, a to takových zařízení na těchto strojích, kde se nějakým způsobem omezuje vliv tepelné dilatace součástí obráběcího stroje na přesnost výroby.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známa některá zařízení Či úpravy na obráběcích strojích, kde účelem je omezit vliv tepelných dilatací na polohu nástroje vůči obrobku, a tím i omezit pokles přesnosti výroby následkem tepelné dilatace nástroje a částí stroje během obrábění. V praxi totiž běžně dochází k tomu, že při obrábění se následkem silného tření mezi nástrojem a obrobkem vyvíjí značné teplo, které se zčásti sice odvádí řeznou kapalinou, ale zčásti se tímto teplem ohřívá obrobek a především, v případě relativně velkých obrobků, se ohřívá nástroj a od něj i ostatní Části stroje. Ostatní části stroje se také ještě ohřívají vlivem mechanických ztrát v ložiskách, což ovšem tvoři relativně malý podíl v celkovém přívodu tepla. Následkem zvýšení teploty pak dochází k tepelné dilatací ovlivněných částí stroje a následně se mění i poloha pracovní části nástroje. S ohledem na to, že takové změny nejsou zpravidla přesně předvídatelné, je i jejich kompenzace poměrně obtížná. Jedním ze známých opatření je například tepelná stabilizace podstatných částí stroje, kde se přivádí chladící médium do dutin v nosiči nástroje a tak se mají udržovat změny teploty v pokud možno minimálních rozsazích. Takové zařízení je ovšem jednak technicky náročné, neboť se jedná zpravidla o další přívod média do rotující části obráběcího stroje, jednak i samotné teplotní změny lze takto omezovat jen zčásti, neboť měření a regulace na takovém systému jsou poměrně obtížné a hraje zde významnou roli i tepelná setrvačnost relativně velkých hmot, které přicházejí zde pro přestupy tepla v úvahu. Zejména u obráběcích strojů, kde nosič nástroje má formu pinoly, je zpravidla tepelná dilatace poměrně veliká a měření takto změněné teploty, nebo měření změny polohy nástroje, resp. alespoň nosiče takového nástroje, je relativně obtížné a nepřesné, a to především proto, že se provádí nepřímými metodami. Důvodem je mimo jiné skutečnost, že by bylo nutno měřit polohu míst na nosiči nástroje, kde toto místo je za provozu v pohybu.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody se v podstatné míře řeší a zařízení pro účinnou a vysoce přesnou kompenzaci tepelné dilatace na obráběcím stroji se získává zařízením pro kompenzaci tepelné dilatace pinoly obráběcího stroje, vybaveného řídicím ústrojím a/nebo systémem, upraveným alespoň pro řízení polohy pinoly, kde pinola je provedena s centrální dutinou, a kde podstata spočívá v tom, že uvnitř pinoly je uložena měřicí tyč z materiálu s minimální teplotní roztažností, přičemž tato měřicí tyč je jedním svým koncem uchycena ve vzdálenosti nejvýše 25 % délky pinoly od jejího předního konce, nesoucího nástroj, zatímco druhý, volný konec měřicí tyče je vyveden zadním koncem pinoly a proti tomuto jejímu druhému, volnému konci je umístěno čidlo bezdotykového snímače polohy, který je propojen informační vazbou s řídicím ústrojím a/nebo systémem obráběcího stroje, kde současně řídicí ústrojí a/nebo systém obráběcího stroje je upraven pro iniciaci kompenzačního posunu pinoly, a to v míře, odpovídající posunu druhého, volného konce měřicí tyče, jehož poloha je detekována čidlem bezdotykového snímače polohy, do původní polohy. S výhodou potom měřicí tyč je pevně uchycena v třmenu v ose pinoly, a to v místě, kde dosedá upínací kužel stopky nástrojů. Také je výhodou, jestliže volný konec měřicí tyče vychází z dutiny v pinole axiální přívodní dutinou v bloku rotačních přívodů médií do pinoly.

- 1 CZ 301976 B6

Tím se dosáhne vytvoření takového zařízení, které provádí kompenzaci polohy pinoly na stroji tak, zeje kompenzován posuv konce pinoly, a tím i obráběcího nástroje, vznikly vlivem tepelné dilatace, a to v závislosti přímo na posuvu místa uchycení nástroje v obráběcím stroji, nezávisle na tom, jaká je vlastně teplotní dilatace.

Přehled obrázku na výkrese

Předkládaný vynález je dále podrobněji popsán a vysvětlen, a to na příkladném provedení, též s pomocí přiloženého výkresu, kde na obrázku je znázorněno zařízení pro kompenzaci tepelné dilatace pinoly, a sice v podélném svislém řezu.

Příklad provedení vynálezu

Zařízení pro kompenzaci tepelné dilatace pinoly spočívá ve vytvoření tyče s velmi malou tepelnou dilatací, použité ve funkci měřicí tyče, uchycené na jedné straně v okolí předního konce pinoly, blízko obráběcího nástroje, a na druhé straně volně vyčnívající ze zadního konce pinoly, přičemž poloha tohoto zadního volného konce měřicí tyče je bezdotykově měřitelná s velmi vysokou přesností. Jako příkladné provedení je zde vytvořeno zařízení, použité na horizontálním vyvrtávacím stroji. V tomto stroji, obsahujícím právě pinolu, je uvnitř této pinoly 3 uložena měřicí tyč 2 z materiálu s minimální teplotní roztažností. Měřicí tyč 2 je zde jedním svým koncem uchycena ve vzdálenosti asi 15 % délky pinoly 3 od jejího předního konce, nesoucího nástroj, kterýžto nástroj zde není znázorněný, ale je patrné místo pro jeho upnutí, resp. pro dosednutí kuželové stopky takového nástroje do kuželového výběhu 311 dutiny 31 pinoly 3. Druhý, volný konec měřicí tyče 2 je pak zde vyveden z dutiny 1 zadním koncem pinoly 3 a proti tomuto jejímu druhému, volnému konci je umístěno čidlo 51 bezdotykového snímače 5 polohy. Snímač 5 polohy je zde pak propojen informační vazbou 52 s řídicím systémem 6 obráběcího stroje. Měřicí tyč 2 je zde pevně uchycena právě v třmenu i v ose pinoly 3, a to v místě, kde dosedá upínací kužel stopky nástrojů, zde neznázoměných, do kuželového výběhu 311 dutiny 31 v pinole 3. Druhý, volný konec měřicí tyče 2 vychází v tomto příkladném provedení z dutiny 1 v pinole 3 axiální přívodní dutinou 41 v bloku 4 rotačních přívodů médií do pinoly 3.

Funkce zařízení je pak následující. U předkládaného zařízení se provádí korekce polohy pinoly 3 vůči obráběcímu stroji, a tím i kompenzace tepelné dilatace této pinoly doprovázené změnou polohy činné plochy nástroje na obráběcím stroji, a to tak, že je kompenzován posuv předního konce pinoly 3, a tím tedy i posuv obráběcího nástroje vůči obráběcímu stroji, a tedy i vůči obrobku, vlivem tepelné dilatace. Přitom tato kompenzace se provádí přestavením polohy pinoly 3 pomocí řídicího systému 6 celého obráběcího stroje, a to v závislosti přímo na posuvu místa uchycení nástroje v obráběcím stroji, ovšem nikoli v závislosti např. na měření teplot a následném výpočtu nutného posuvu, ale v závislosti přímo na velikosti hodnoty nežádoucího posuvu, přeneseného, a to s jen zanedbatelným teplotním zkreslením, měřicí tyčí 2 z posunutého místa u nástroje k čidlu 51 snímače 5 polohy, odkud se hodnota posuvu již přenáší elektronickou informační vazbou 52 do řídicího systému 6 k vyhodnocení a k transformaci, ošetřené samo o sobě známým softwarovým způsobem, a to k transformaci na pokyn k přestavení polohy pinoly 3 vůči obráběcímu stroji a tak i vůči v tomto stroji upnutému výrobku. Velikost přestavení pak právě odpovídá, ovšem v opačném směru, velikosti tepelné dilatace pinoly 3, čímž tato dilatace je velmi přesně kompenzována a tím také je prakticky eliminován škodlivý vliv tepelné dilatace na přesnost rozměrů a polohy obráběné plochy na výrobku.

-2CZ 301976 B6

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle předkládaného vynálezu je využitelné u obráběcích strojů, především u vyvrtávacích strojů, kde stroj obsahuje relativně dlouhou pinolu, která se za provozu ohřívá.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY io

   1. Zařízení pro kompenzaci tepelné dilatace pinoly obráběcího stroje, vybaveného řídicím ústrojím a/nebo systémem, upraveným alespoň pro řízení polohy pinoly, kde pinola je provedena s centrální dutinou, vyznačené tím, že uvnitř pinoly (3) je uložena měřicí tyč (
2. 2) z mate15 riálu s minimální teplotní roztažností, přičemž měřicí tyč (2) je jedním svým koncem uchycena ve vzdálenosti nejvýše 25% délky pinoly (3) od jejího předního konce, nesoucího nástroj, zatímco druhý, volný konec měřicí tyče (2) je vyveden zadním koncem pinoly (3) a proti tomuto jejímu druhému, volnému konci je umístěno čidlo (51) bezdotykového snímače (5) polohy, který je propojen informační vazbou (52) s řídicím ústrojím a/nebo systémem (6) obráběcího stroje,

   20 kde současně řídicí ústrojí a/nebo systém (6) obráběcího stroje je upraven pro iniciaci kompenzačního posunu pinoly (3), a to v míře, odpovídající posunu druhého, volného konce měřicí tyče (2), jehož poloha je detekována čidlem (51) bezdotykového snímače (5) polohy, do původní polohy.

   25 2. Zařízení pro kompenzaci tepelné dilatace pinoly, podle nároku 1, vyznačené tím, že měřicí tyč (2) je pevně uchycena v třmenu (1) v ose pinoly (3), a to v místě, kde dosedá upínací kužel stopky nástrojů.
3. 3. Zařízení pro kompenzací tepelné dilatace pinoly, podle nároků 1 a 2, vyznačené

   30 t í m , že druhý, volný konec měřicí tyče (2) vychází z dutiny (31) v pinole (3) axiální přívodní dutinou (41) v bloku (4) rotačních přívodů médií do pinoly (3).