CZ377998A3 - Způsob a zařízení pro broušení neokrouhlých tvarů vaček s konkávními boky - Google Patents

Abstract

Při způsobu broušení vaček (15) vačkového hřídele (13), majících konkávní boky, pomocí brusného kotouče (3) s brousicí oblastí (4) na plášťové ploše pro broušení načisto se broušení provádí brusným kotoučem (3), jehož osaje skloněna v úhlu (a) od 10° do 30° k podélné ose (2) vačkového hřídele (13) a je orovnán pod stejným úhlem (a). Celé brousicí vřeteno (1) se společně s brusným kotoučem (3), orovnaným na stejný úhel (a), přesouvá ve směru svislé posuvové osy (Y), kolmé na přisouvací osu (X) tak, že brousicí oblast (4) brusného kotouče (3) se udržuje stále ve stejné poloze na površce brusného kotouče (3). Zařízení k provádění tohoto způsobu obsahuje ústrojí pro ovládání koordinovaného pohybu brusného kotouče (3) podél přisouvací osy (X) a k ní kolmo uspořádané posuvové osy (Y) ve vztahu k ose (C) otáčení obrobku, přičemž brusný kotouč (3)je veden tak, že brousicí oblast (4) brusného kotouče (3) je udržována stále ve stejné poloze na površce brusného kotouče (3).

Description

Způsob a zařízení pro broušení neokrouhlých s konkávními boky

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu broušení vaček vačkového hřídele, majících konkávní boky, pomocí brusného kotouče s brousicí oblastí na plášťové ploše pro broušení načisto, při kterém se broušení provádí brusným kotoučem, jehož osa je skloněna v úhlu a od 10° do 30° k podélné ose vačkového hřídele a který je orovnán pod stejným úhlem. Vynález se týká také zařízení k provádění tohoto způsobu, jehož znaky jsou obsaženy v nároku 2.

Dosavadní stav techniky

Tvarové vačky s konkávními boky na náběžné a výběhové oblasti vačky jsou stále více požadovány například výrobci automobilů, protože tyto typy vaček umožňují dosáhnout snížení spotřeby paliva v motorech motorových vozidel a používání techniky pohonu ventilů zdvihátky s válečky.

V GB-A-2 208 275 je popsán způsob a zařízení pro broušení vaček s konkávními boky na vačkovém hřídeli. Toto zařízení pracuje s brusným kotoučem, jehož osa je skloněna v úhlu asi 10° až 30° k podélné ose vačkového hřídele. Pohyb brousicího kotouče podél posuvové osy, kolmé na přisouvací osu, není v tomto dokumentu navržen.

Z GB-A-2 271 731 je známo posouvání brusného kotouče podél posuvové osy, kolmé na přisouvací osu. Tento pohyb ale zajišťuje pouze konstantní lineární rychlost pohybu nástroje podél profilu vačky a tím jen stejnou rychlost úběru a možnost nastavení průběhu způsobu, jestliže jsou například množství odebíraného materiálu podél různých úseků obrysu nestejnoměrná. Toto řešení však neumožňuje broušení s brusnými kotouči orovnanými do kuželového tvaru.

tvarů vaček

Další řešení způsobu a zařízení, pokládaná za známá, jsou obsažena v DE 44 26 452 Cl. U zařízení podle tohoto spisu je osa brousicího vřetena rovnoběžná s osou otáčení obrobku. Na základě prostorových podmínek a malého průměru brusného kotouče takové řešení vyžaduje použití tenkého a velmi dlouhého vřetena brusného kotouče, zejména při přímém pohonu vysokofrekvenčním motorem, přičemž vřeteno brusného kotouče musí mít větší délku než vačkový hřídel. V takovém případě však vznikají při délkách vačkových hřídelů větších než 500 mm problémy s nedostatečnou tuhostí a s kmitočty vlastních kmitů hřídelů.

Podobné nevýhody se projevují u řešení podle DE 41 37 924 Cl, které rovněž používá vřetena brusného kotouče k broušení vaček načisto, jehož osa probíhá rovnoběžně s osou otáčení broušeného obrobku.

Podle DE-PS 678 981 se broušení provádí brusným kotoučem s vřetenem, které je podle obr. 3 až 6 tohoto spisu uspořádáno kolmo na osu vačkového hřídele. U tohoto brousicího zařízení se konkávní dílčí oblast vačky vybrušuje samostatným brusným kotoučem. Z toho potom vyplývá tvarová chyba v přechodové oblasti do konkávního úseku vačky, protože tvar vačky není broušen jedním brusným kotoučem po celém jejím obvodu. Průměr brusného kotouče je omezen tím, že vačka, která je umístěna ve směru podélné osy vačkového hřídele vedle právě broušené vačky určuje předem největším průměrem své obvodové plochy maximální průměr brusného kotouče. Kromě toho je pro vytvoření srovnaného tvaru vačky třeba použít speciálního postupu nebo oscilace brusného kotouče ve směru podélné osy vačkového hřídele, což je časově náročné a nehospodárné.

Je také známo brousit vačky brousicím pásem. U tohoto systému je nevýhodné, že brousicí pás se musí často měnit za

nový a že je možno brousit pouze rovinné plochy vaček. Potřeba častého měnění brousicích pásů vede k tomu, že tento systém je oproti broušení keramicky pojenými karborundovými materiály nehospodárný.

Kromě toho je pro broušení šikmých vaček nutno celou brousicí jednotku naklánět. Ve vztahu k rovinnosti plášťové plochy vačky ve směru podélné osy vačkového hřídele není možno při broušení dosáhnout potřebných hodnot přesnosti.

Úkolem vynálezu je zdokonalit způsoby a zařízení, která se pokládají za součást stavu techniky, aby se zamezilo vzniku odchylek od požadovaného tvaru plášťové plochy vačky, které by mohly mít příčinu v tom, že není zachována paralelnost mezi opracovávanou oblastí vačky a brusným kotoučem v průběhu otáčení vačky. Vynálezem se má dosáhnout vytvoření velmi krátkého a v důsledku tuho tuhého brousicího vřetena, které by bylo schopno brousit vačku s velkou přesností.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen způsobem broušení vaček podle vynálezu, jehož podstata je obsažena v nároku 1 a spočívá v tom, že celé brousicí vřeteno se společně s brusným kotoučem, orovnaným na stejný úhel a, přesouvá ve směru svislé posuvové osy Y, kolmé na přisouvací osu X, tak, že brousicí oblast brusného kotouče se udržuje stále ve stejné poloze na površce brusného kotouče. Podstata zařízení . k provádění způsobu broušení vaček vačkového hřídele spočívá v tom, že zařízení obsahuje ústrojí pro ovládání koordinovaného pohybu brusného kotouče podél přisouvací osy X a k ní kolmo uspořádané posuvové osy Y ve vztahu k ose C otáčení obrobku, přičemž brusný kotouč je veden tak, že brousicí oblast brusného kotouče je udržována stále ve stejné poloze na površce brusného kotouče.

U řešení podle vynálezu se šikmým uložením brousicího vřetena dosáhne toho, že broušení může probíhat s menším průměrem brusného kotouče a kotouč je nesen velmi krátkým a tuhým vřetenem brusného kotouče. Přesnost načisto opracované plochy je dána koordinací pohybu vřetena brusného kotouče podél tří na sebe kolmých os, sloužících pro numerické řízení pohybů. Šikmou polohou vřetena brusného kotouče se velmi výrazně zjednodušuje situace na stroji z hlediska vzniku rušivých hran. Tím je například umožněno brousit také konkávní tvary vaček, mající malý průměr konkávního zakřivení, na dlouhých vačkových hřídelech. Systém je kromě toho flexibilnější než tomu bylo u vřeten brusných kotoučů, uspořádaných rovnoběžně s podélnou osou vačkového hřídele a určených pro brusné kotouče menších průměrů.

Podobně jako při broušení pomocí brousicích pásů se dosahuje výhody spočívají v možnosti vytváření velmi malých poloměrů a příslušným nasměrováním brousicího kotouče je možno brousit také vypouklé a šikmé oběžné dráhy bez zkosených hran.

Při přídavku na broušení například kolem několika desetin milimetru se může obrys vačky obrousit načisto jedním brusným kotoučem.

Další rozvinutí a konkrétní vytvoření zařízení podle nároku 2 jsou obsažena v patentových nárocích 3 až 9.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. i půdorysný pohled na zařízení, obr. 1A pohled na detail zařízení z obr. 1, obr. 2 řez vačkovým hřídelem a brusným kotoučem, vedený rovinou S-S z obr. 1, obr. 3 pohled zepředu na zařízení z obr. 1, vedený ve směru šipky V, a obr. 4 půdorysný pohled na obměněné příkladné provedení zařízení, při kterém se k broušení nahrubo využívá vlastního brusného kotouče brousicí jednotky.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno, že vřeteno 1 brusného kotouče pro broušení vaček, majících plášťovou plochu 17 rovnoběžnou s podélné osy 2 vačkového hřídele 13 , je uspořádáno v ostrém úhlu g k podélné ose 2 vačkového hřídele 13 . Brusný kotouč 3. je opracován ve stejném úhlu do komole kuželového tvaru, takže brousicí oblast 4 brusného kotouče 2 je opět rovnoběžná s podélnou osou 2 vačkového hřídele 13 . 'Šikmým uspořádáním vřetena 1 brusného kotouče 3 se dosáhne toho, že toto vřeteno 1 může být vytvořeno kratší a tužší než kdyby bylo umístěno rovnoběžně s podélnou osou 2. vačkového hřídele 13. Úhel g je možno podle potřeby volit a má zejména hodnotu mezi 10° a 30°, přičemž velikost tohoto úhlu je závislá na geometrii vačkového hřídele 13.

Vačkový hřídel 13 je upnut mezi pracovní vřeteník 9., na kterém je namontováno sklíčidlo 10 uložené otočně kolem své podélné osy, která je uložena v prodloužení podélné osy 2 obrobku, a na svém druhém konci je uloženo v koníku 11.

Pracovní vřeteník 9 k upnutí obrobku a koník 11 jsou pevně osazeny na brousicím stole 12. Pro podepření vačkového hřídele 13 v průběhu broušení jsou na brousicím stole 12 upevněny lunety 5, 7, zamezující prohýbání vačkového hřídele 13 v průběhu broušení. Lunety 5, 7 podepírají vačkový hřídel 13 ve dvou jeho úložných místech 6, 8. a udržují je přesně ve stejné ose mezi podélnými osami pracovního vřeteníku 9 pro upnutí obrobku a koníku 11.

_

- 6 Počet lunet se může měnit podle geometrie vačkového hřídele 13 a podle požadované přesnosti obroušení a doby opracovávání. V příkladném provedení na obr. 1 jsou například zobrazeny dně lunety 5, 7, které jsou upevněny k brousicímu stolu 12.

Pohon vřetena A s malým brusným kotoučem 2 může být zajišťován řemenovým pohonem nebo pomocí vysokofrekvenční jednotky vřetena i brusného kotouče 3.·

Na obr. 1 je také znázorněna přisouvací osa X a polohovací osa 7, ve které probíhá přemísťování vačkového hřídele 13 v podélném směru. Myšlená svislá osa posuvu probíhá ve směru kolmém na rovinu výkresu na obr. 1 a obrobek se otáčí při opracovávání kolem osy C otáčení obrobku.

Při malém přídavku na broušení se mohou obrysy vaček vytvářet jen pomocí brusného kotouče 3· Je však také možno využít vlastního brusného kotouče brousicí jednotky, majícího větší průměr, pro broušení nahrubo.

Na obr. 1A je zobrazen detail brousicího zařízení zobrazeného na obr. 1. Pro broušení kuželovitých vaček, které mají úhel J3 sklonu površek své kuželové plochy na plášťové ploše 17 vačky k podélné ose 2 vačkového hřídele 13 , existuje několik možností.

Při úhlu 2 sklonu površek plášťové plochy 17 vačky se může brusný kotouč 2 orovnat na úhel , takže-(při vztahu α₁ + β = a) úhel 2 sklonu je orovnán na brusném kotouči 2 a úhel g odklonění brousicího vřetena 2 zůstává nezměněn.

Jiná varianta spočívá v tom, že brusný kotouč 2 zůstává orovnán na úhel g a brousicí vřeteno 1 je vodorovně odkloněno v úhlu 2 (^a platí α ± β = a₂).

• *

Podle obr. 2 se při broušení tvaru vačky přemísťuje brousicí oblast 4. na základě nekruhovitého tvaru vačky 15 nad, popřípadě pod teoretickou podélnou osou 2 vačkového hřídele 13 , takže v průběhu jedné otáčky vačky 15 se brousicí oblast 4 přemísťuje na brusném kotouči 2 mezi body 4A, 4B. Při šikmo orovnaném brusném kotouči 2 by to normálně vedlo k odchylce plášťové plochy 17 vačky 15 od správného tvaru. Při přemísťování brousicí oblasti 4_ mezi body 4A, 4B dochází k tomu, že plášťová plocha 17 vačky 15, která by měla být u rovinných vaček 15 rovnoběžná s podélnou osou 2 otáčení obrobku v oblasti, bude v oblasti, ve které neprobíhá broušení v brousicí oblasti 4 šikmá. Aby se tomu zamezilo, je u řešení podle vynálezu brusný kotouč 2 společně s brousicím vřetenem 1 veden podél svislé posunovací osy Y, že broušení probíhá vždy přesně v brousicí oblasti 4, vyznačené na obr. 2 .

Aby se při broušení načisto získala optimální geometrie vačky 15, je nutné, aby brousicí oblast 4. zůstávala stále v přesně stejné poloze na obvodu brusného kotouče 2·

Brousicí oblast 4 musí ležet na obvodu brusného kotouče 2 na střednici 20./ která je opět rovnoběžná s přisouvací osou

X.

Toto přemísťování brusného kotouče 2 ^v průběhu broušení tvaru vačky 15 je vymezeno na obr. 2 na oblast určenou dvěma rozměry A, B.

Na obr. 3 je zobrazena svislá posuvová osa Y a podélná polohovací osa Z. Kromě toho je tomto příkladu znázorněna také osa C otáčení obrobku. Přisouvací osu X je si možno představit jako osu probíhající kolmo na rovinu výkresu.

Všechny osy jsou vytvořeny jako CNC osy. Svislá posuvová osa Y slouží k tomu, aby se brousicí oblast 4 na brusném kotouči 2 udržovala stále ve stejné poloze. Přisouvací osy ft · ··· ·

X a osa C otáčení obrobku slouží k zajišťování tvorby správného tvaru vačky 15 a brousicí ústrojí se tak musí podél těchto os pohybovat vzájemně koordinované. Aby se brousicí oblast 4 udržela stále ve stejné poloze na brusném kotouči 3., musí se pohyb podél přisouvací osy Y přesně přizpůsobovat polohám přisouvací osy X a osy C otáčení. Je zřejmé, že tyto pohyby podél těchto tří os X, X, Q. musejí probíhat v přesně na sobě závislých vztazích a je třeba, aby probíhaly naprosto přesně koordinovaně.

U vačkových hřídelů, které mají větší přídavek na broušení, je možno například využít příkladného provedení podle obr. 4. V tomto příkladu se jedná o brousicí stroj se dvěma brousicími vřeteny, z nichž první brousicí vřeteno la je upraveno pro broušení tvaru vaček na hrubý tvar pomocí prvního brusného kotouče 3a s větším průměrem, který je například roven kolem 400 mm. První brousicí vřeteno 1-a nemusí být vytvořeno jako posuvné ve směru svislé posuvové osy Y.

Při broušení načisto pomocí brusného kotouče 3 dochází obecně k interpolovaným pohybům brusného kotouče 3 podél os X, X, C· Bylo by také možné, aby místo posouvání brusného kotouče 3 společně s jeho vřetenem 1 byly tyto části zařízení namontovány ve směru osy Y pevně a místo toho se posouval pracovní vřeteník 9 se sklíčidlem 10 , lunetami 5,7 a koníkem 11, to znamená celá upínací nástavba na brousicím stole 12 ve svislém směru v interpolovaných provozních polohách podél os X, C. Při tomto konstrukčním vytvoření se dosahuje s tímto modifikovaným provedením zařízení stejného účinku jako se základním příkladným provedením.

Druhé výkyvné vřeteno 1 s brusným kotoučem 3, sloužícím k broušení obrysu vačky 15 načisto, má v tomto příkladném provedení stejnou konstrukci jako v příkladech znázorněných na obr. 1 až 3.

Claims (9)

1. Způsob broušení vaček (15) vačkového hřídele (13), majících konkávní boky, pomocí brusného kotouče (3) s brousicí oblastí na plášťové ploše pro broušení načisto, při kterém se broušení provádí brusným kotoučem (3), jehož osa je skloněna v úhlu (a) od 10° do 30° k podélné ose (2) vačkového hřídele (13) a který je orovnán pod stejným úhlem, vyznačující se tím, že celé brousicí vřeteno (1) se společně s brusným kotoučem (3), orovnaným na stejný úhel (a), přesouvá ve směru svislé posuvové osy (Y), kolmé na přisouvací osu (X), tak, že brousicí oblast (4) brusného kotouče (3) se udržuje stále ve stejné poloze na površce brusného kotouče (3) .

2. Zařízení k provádění způsobu broušení vaček (15) vačkového hřídele (13), majících konkávní boky, pomocí brusného kotouče s brousicí oblastí na plášťové ploše pro broušení načisto, prováděné brusným kotoučem (3), jehož osa je skloněna v úhlu (a) od 10° do 30° k podélné ose (2) vačkového hřídele . (15) a který je orovnán pod stejným úhlem, podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje ústrojí pro ovládání koordinovaného pohybu brusného kotouče (3) podél přisouvací osy (X) a k ní kolmo uspořádané posuvové osy (Y) ve vztahu k ose (C) otáčení obrobku, přičemž brusný kotouč (3) je veden tak, že brousicí oblast (4) brusného kotouče (3) je udržována stále ve stejné poloze na površce brusného kotouče (3).

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že osa (C) otáčení obrobku, přisouvací osa (X) a posuvová osa (X) jsou vytvořeny jako osy CNC a posuvová osa (Y) je vedena v závislosti na poloze osy (C) otáčení obrobku a přisouvací osy (X).

4. Zařízení podle nároku 2 nebo 3, vyznačuj ící se t í m , že přisouvací osa (X) probíhá nezávisle na úhlu (a) menším než 90° k ose (C) otáčení obrobku.

5. Zařízení podle nároků 2 až 4, vyznačující se t í m , že pro výrobu vaček se šikmou kluznou plochou zůstává úhel (a) nezměněný a brusný kotouč (3) je orovnán na úhel (β) sklonu.

6. Zařízení podle nároků 2 až 4, vyznačující se t í m , že pro výrobu vaček se šikmou kluznou plochou je úhel (a) je měnitelný v jednom nebo druhém směru.

7. Zařízení podle nároků 2 až 4, vyznačující se t í m , že vačkový hřídel (13) je svisle přemístitelný pro udržování brousicí oblasti (4) ve stejné poloze na površkách brusného kotouče (3) .

8. Zařízení podle nároků 2 až 7, vyznačující se t í m , že je opatřeno pro broušení nahrubo brousicím vřetenem (la) s větším brusným kotoučem (3a) a konečný tvar vačky (15) včetně jejích konkávních boků je dobroušen načisto malým brusným kotoučem (3).

9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že vřeteník (18), na kterém jsou uloženy obě brousicí vřetena (1, la), je výkyvný kolem osy (19) kolmé na vačkový hřídel (13) a jeho vykývnutím je přiveden do pracovní polohy velký brusný kotouč (3a) nebo menší brusný kotouč (3).