CZ423298A3

CZ423298A3 - Způsob výroby obrobků s vnitřními a/nebo vnějšími nekruhovými obrysy a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ423298A3
Application number: CZ984232A
Authority: CZ
Inventors: Adolf Kochsiek
Original assignee: Iprotec Maschinen- Und Edelstahlprodukte Gmbh
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 1999-08-11
Also published as: KR20000022074A; WO1997049521A3; EP0907458B1; AU3262897A; US6761096B1; CA2258763A1; PL330795A1; DE19624722A1; AU716189B2; ES2164350T3; WO1997049521A2; ES2164350T5; EP0907458B2; EP0907458A2; DE59704800D1; JP2000512563A; PT907458E; BR9709918A

Description

(57) Anotace:

Nástroj /5/ se svojí činnou plochou je otočně poháněn po kruhové dráze konstantní, od otáček obrobku /8/ se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení, odchýlenou rychlostí, a to kolem osy otáčení /6/ nástroje, která je odchýlená od osy otáčení /2/ obrobku. Nástroj /5/ je upnutý na nástrojové vřeteno /4/ přičemž osa otáčení /6/ nástroje /5/ je v nástrojovém vřetenu /4/ uspořádána excentricky a je poháněna kolem výstředné osy /7/, která je odchýlená od osy otáčení /6/ nástroje.

Způsob výroby obrobků s vnitřními a/nebo vnějšími nekruhovými obrysy a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby obrobků s vnitřními a/nebo vnějšími nekruhovými obrysy na stroji, na němž je upnut nejméně jeden konstantní rychlostí otáčivě poháněný obrobek a nejméně jeden nástroj, zejména pro třískové obrábění, který je prostřednictvím suportu pojízdný jak radiálně k ose otáčení obrobku, tak také axiálně v podélném směru této osy otáčení. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Způsob výroby obrobků s polygonálními vnějšími a/nebo vnitřními obrysy pomocí třískového obrábění je známý z patentového spisu EP 0 097 346. U tohoto známého způsobu je nástroj, vedený po kruhové dráze, během celého oběhu v záběru s obrobkem, přičemž oběžná rychlost nástroje během oběhu se podle periodického pohybového zákona mění. Tato periodická změna oběžné rychlosti nástroje během každého oběhu vyžaduje vedle programovatelného funkčního měniče pro pohon nástroje také určitým způsobem ovladatelný hnací mechanizmus. Tento známý způsob umožňuje sice výrobu velkého počtu polygonálních vnějších i vnitřních obrysů na obrobcích, ale v důsledku nutnosti permanentního řízení oběžné rychlosti nástroje je zapotřebí velké přístrojové a řídící vybavení, pročež tento • · · způsob lze provozovat pouze na specielně pro tento způsob vytvořených zařízeních s ovladatelným hnacím mechanizmem pro pohon nástroje.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je navrhnout takový způsob výroby obrobků s vnitřními a/nebo vnějšími nekruhovými obrysy, jímž je možno vyrobit libovolné nekruhové vnitřní a/nebo vnější obrysy s malými náklady na řídicí techniku a na běžných zařízeních. Úloha vynálezu leží dále v tom navrhnout i zařízení k provádění tohoto způsobu.

Podstata řešení této úlohy podle vynálezu spočívá v tom, že nástroj se svojí činnou plochou je otočně poháněn po kruhové dráze s konstantní, od otáček obrobku se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to kolem osy otáčení nástroje, která je odchýlená od osy otáčení obrobku.

V důsledku rozdílných rychlostí a eventuelně i směru otáčení konstantní rychlostí se otáčejícího obrobku na straně jedné a nástroje na straně druhé, jakož i v důsledku vzájemně odlišných středů otáčení a volitelného poloměru kruhové pohybové dráhy činné plochy nástroje je možno získat mnohočetné obrazce prostřednictvím zmíněné, parametry vytvořené, pohybové dráhy činné plochy nástroje tohoto způsobu spočívá v tom, že navzdory rychlostem otáčení obrobku a nástroje lze získat nejrůznější obrazce odlišné od kruhového tvaru a že může být tento způsob prováděn na běžných zařízeních, neboť k pohonu nástroje uspořádaného na suportu postačí samostatný pohon a nejsou nutné žádné nákladné ovladatelné převody k synchronizaci

Zvláštnost konstantním rychlostí otáčení mezi obrobkem a nástrojem. Obrys nekruhového obrazce je tedy sám závislý na konstantním poměru počtu otáček os otáčení, na poloměru oběžné kružnice nástroje, jakož i na vzájemném přesazení os otáčení.

Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu jsou rozdíly v počtu otáček mezi počtem otáček obrobku na jedné straně a počtem otáček nástroje na straně druhé celočíselné. Při celočíselných rozdílech v počtu otáček lze získat například při poměru 2:1 trojúhelníkový a při poměru 3:1 čtyřúhelníkový obrazec.

U alternativního provedení způsobu podle vynálezu může být mnohotvárnost vyráběných obrazců ještě zvýšena tím, že osa otáčení nástroje je poháněna po kruhové dráze s konstantní, od otáček nástroje se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to kolem výstředné osy, která je odchýlená od osy nástroje.

Tři možné osy otáčení, a totiž osa obrobku, osa nástroje, jakož i výstředná osa probíhají podle jednoho provedení vynálezu vzájemně paralelně. Vzájemně paralelně probíhající osy otáčení vedou ke vzniku rovných, tzn. paralelně k ose obrobku probíhajících vnitřních a/nebo vnějších obrysů obrobku.

Podle dalšího provedení vynálezu je poloha os otáčení vzájemně jednotlivě nastavitelná. Nastavením polohy os otáčení, tzv. fázovým úhlem, mohou být vyrobeny šroubovité vnější a/nebo vnitřní obrysy.

Ke změně průměru nekruhových obrazců jakož i k výrobě kuželovitých a sférických obrysů je podle dalšího provedení • · • · · • * vynálezu navrženo, že poloměr oběžné kružnice nástroje je plynule přestavitelný přes příčné nožové saně uspořádané na nástrojovém vřetenu a otáčející se spolu s osou nástroje.

Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že nástroj upnutý na nástrojovém vřetenu je otáčivě poháněn po kruhové dráze s konstantní, od otáček obrobku se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to okolo osy otáčení nástroje, která je odchýlená od osy otáčení obrobku.

Konečně je podle vynálezu navrženo, že osa otáčení nástroje je v nástrojovém vřetenu uspořádána excentricky a je poháněna po kruhové dráze s konstantní, od počtu otáček nástroje se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to kolem výstředné osy, která je odchýlená od osy otáčení nástroje. Tato přídavná osa otáčení umožňuje výrobu velkého počtu nových, nekruhových vnitřních a vnějších obrazců. Tímto uspořádáním podle vynálezu byla umožněna zejména výroba jednotlivých zahloubení do stěn nástrojů nebo přímo průchozích otvorů do zmíněných stěn.

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti a výhody vynálezu vyplývají z následujícího popisu přiložených výkresů, na nichž jsou znázorněny tři příklady provedení zařízení podle vynálezu. Na výkresech značí:

obr. la schematické uspořádání prvního provedení bez výstředné osy;

• · · · « · » ···· • · · · · · · · ·· ·

5· « ··« · * « ··· · * · «····· · * « · · · · · ·· · · · · ·· ·· obr. Ib schematické uspořádání dalšího provedení bez výstředné osy, ale s příčnými nožovými saněmi;

obr. 2 schematické uspořádání zařízení s výstřednou osou;

obr. 3 trojúhelníkovitý polygonální obrazec vyrobený na zařízení podle obr. 1;

obr. 4a čtyřúhelníkový polygonální obrazec s rovnými stranami vyrobený na zařízení podle obr. 1;

obr. 4b polygonální obrazec odpovídající obr. 4a s konkávními stranami;

obr. 5a pětiúhelníkový polygonální obrazec s konkávními stranami vyrobený na zařízení podle obr. 1;

obr. 5b polygonální obrazec odpovídající obr. 5a s rovnými stranami;

obr. 6 polygonální obrazec vyrobený na zařízení podle obr. 2;

obr. 7 další polygonální obrazec vyrobený na zařízení podle obr. 2.

Příklady provedeni vynálezu

Na obrázcích la, lb a 2 je schematicky znázorněno principielní uspořádání dvou příkladů provedení zařízení provádění způsobu výroby obrobků s vnitřními a/nebo vnějšími nekruhovými obrysy. Blíže neznázorněné zařízení s upnutím pro β

alespoň jeden obrobek je opatřeno pracovním vřetenem 1, jímž je obrobek otočně kolem osy otáčení 2_ obrobku poháněn. Zařízení dále obsahuje suport 3, jehož prostřednictvím je nástrojové vřeteno £ pohyblivé jak radiálně k ose otáčení obrobku 2, tak axiálně v podélném směru osy otáčení obrobku 2_.

Podle obr. la je na nástrojovém vřetení 4 uspořádán nástroj 5, který je otočně poháněn po kruhové dráze s konstantní, od otáček obrobku odchýlenou rychlostí, kolem osy otáčení 6 nástroje. Na obrázku je vzdálenost mezi osou otáčení 2 obrobku a osou otáčení 6 nástroje označena jako x. Vzdálenost mezi činnou plochou nástroje _5 a osou otáčení 6 nástroje je označena jako w.

U příkladu provedení podle obr. lb jsou na nástrojové vřeteno _4 upevněny příčné nožové saně 9 přes něž prostřednictvím přestavení nástroje ý ve směru dvojité šipky může být nastaven poloměr oběžné kružnice nástroje 5.

U druhého příkladu provedení zařízení k provádění způsobu výroby obrobků s vnitřními a/nebo vnějšími nekruhovými obrysy znázorněného na obr. 2 rotuje nástroj 5 nejen kolem osy otáčení 6 nástroje, nýbrž také okolo vůči ní radiálně přesazené výstředné osy otáčení Vzdálenost mezi osou otáčení 6 nástroje a výstřednou osou otáčení Ί_ je označena jako excentricita e.

Počty otáček elementů otočně poháněných kolem os otáčení 2, 6 a Ί_ jsou stále konstantní, ale různé se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení.

U příkladů provedení znázorněných na obr. 1 a 2 jsou osy otáčení 2 a 6, popřípadě 2, 6 a Ί_ uspořádány vzájemně paralelně. Právě tak jsou možná uspořádání s předem daným úhlem vzájemného prostorového přesazení os otáčení 2_ a 6, popřípadě 2, 6 a 7·

Dále popsané obrázky 3 a 7 znázorňují příklady vnitřních a/nebo vnějších obrazců, jež mohou být vyrobeny zařízeními znázorněnými na obr. 1 a/nebo 2.

Obr. 3 znázorňuje obrobek 8^ ve tvaru trojúhelníkového polygonálního obrazce. Jak ukazuje příkladně znázorněný záběr nástroje _5 na obrobku 8^, je tento polygonální obrazec zhotovitelný jako vnější a/nebo vnitřní. Při výrobě takovéhoto trojúhelníkového polygonálního obrazce na zařízení podle obr. 1, tzn. bez excentricity e, je zapotřebí vzít v úvahu dále uvedené parametry. Na základě celočíselného poměru počtu otáček -2:1 byl vyroben znázorněný polygonální trojúhelníkový obrazec. Znaménko minus u počtu otáček kolem osy otáčení 2 obrobku znamená, že směr otáčení je protiběžný k otáčení okolo osy nástroje 6. Na obr. 3 je dále v souladu s obr. 1 označena vzdálenost mezi osou otáčení obrobku J2 a osou otáčení nástroje 6 jako x< jakož i vzdálenost mezi činnou plochou nástroje a osou otáčení 6 nástroje jako w. V tabulce jsou označeny jako poloměry.

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	2,0	O o	18,0
Fázový úhel	0,0	0,0	0,0
Počet otáček	-2,0	0,0	o ,—(

Na obrázku 4a je znázorněn obrobek 8_ čtyřúhelníkového polygonálního tvaru. Jak je patrné z příslušné tabulky parametrů bylo tohoto polygonálního tvaru odlišného od tvaru na obr. 3 dosaženo změnou poměru počtu otáček z -2:1 na -3:1.

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	2,0	0,0	18,0
Fázový úhel	0,0	O O	0,0
Počet otáček	-3,0	0,0	1,0

Obrázek 4b znázorňuje opět čtyřúhelníkový polygonální obrazec tentokrát ovšem s konkávně probíhajícími stranami. Jak je patrné z příslušné tabulky parametrů, bylo dosaženo změny profilů stran tohoto polygonálního obrazce tím, že byly změněny vzdálenosti x a w.

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	5,0	O o	15,1
Fázový úhel	0,0	0,0	0,0
Počet otáček	-3,0	0,0	1,0

Obr. 5a znázorňuje obrobek polygonálního tvaru. Jak je patrné z tohoto polygonálního tvaru dosaženo otáček na poměr -4:1. Všechny ostatní obrazcům podle obr. 3 a obr. 4a.

8_ pětiúhelníkového tabulky parametrů je změnou poměru počtu parametry odpovídají • ·

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	2,0	O o	18,0
Fázový úhel	O o	o ·> o	0,0
Počet otáček	-4,0	0,0	1,0

Obr. 5b znázorňuje rovněž pětiúhelníkový polygonální obrazec, ovšem tento pětiúhelník vykazuje oproti pětiúhelníku znázorněnému na obr. 5a rovné strany. Této změny profilů stran pětiúhelníka bylo opět dosaženo změnou parametru vzdáleností x a w, jak je možno zjistit z příslušné tabulky parametrů.

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	1,3	O o	18,7
Fázový úhel	0,0	0,0	0,0
Počet otáček	-4,0	0, 0	1,0

Na obr. 6 je znázorněn obrobek ý polygonálního tvaru, jaký je možno vyrobit na zařízení podle obr. 2, tzn. s přídavnou výstřednou osou otáčení 7. Jak je patrné z obrázku, jakož i z příslušné tabulky parametrů, je vzdálenost mezi osou otáčení obrobku 2 a osou otáčení nástroje 6 označená jako x shodná s excentricitou e.

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	2,0	2,0	18,0
Fázový úhel	0,0	0,0	0,0
Počet otáček	-2,0	3, 0	1,0

Na obr. 7 je znázorněn obrobek 8_ trojúhelníkového, šroubovitého a kuželovité probíhajícího polygonálního tvaru. Jak je patrné z příslušné tabulky parametrů je šroubovité zatočeného průběhu, jakož i kuželovitého vytvoření obrysu obrobku dosaženo tím, že při pojezdu axiálně v podélném směru osy otáčení obrobku 2 při každém řezu nástroje 5 se mění fázový úhel osy otáčení obrobku 2 k ose otáčení nástroje 6. jakož i vzdálenost x. Šroubovitého průběhu je přitom dosaženo měnícím se fázovým úhlem. Kuželovitosti obrobku 8_ je dosaženo rovnoměrnou změnou vzdálenosti x mezi osou otáčení obrobku 2 a osou otáčení nástroje 6 podél osy otáčení nástroje 2.

1. řez

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	14,0	3,0	11,0
Fázový úhel	40,0	O o	0,0
Počet otáček	1,0	-2,0	1,0

2. řez

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	13,0	3,0	11,0
Fázový úhel	40,0	0,0	O o
Počet otáček	O i—1	-2,0	1,0

• ·

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	12,0	3,0	11,0
Fázový úhel	20,0	O o	0,0
Počet otáček	1,0	-2,0	1,0

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	11,0	3, 0	11,0
Fázový úhel	10,0	0, 0	0,0
Počet otáček	1,0	2,0	1,0

	Obrobek	Excentr	Nástroj
Poloměr	10,0	3,0	11,0
Fázový úhel	0,0	0,0	O ¹ o
Počet otáček	1,0	-2,0	1,0

Jak je patrné z uvedených příkladů podle obr. 3 až 7, mohou být získány obrobky s nejrůznějšími nekruhovými vnitřními a/nebo vnějšími obrysy a to změnou pouze jednoho z pevně zadatelných parametrů. Tyto jednou nastavené parametry, zejména počty otáček, zůstávají během celého obrábění konstantní. Pouze k dosažení šroubovitých a/nebo kuželovitých obrysů je nutné ještě dolaďování jednotlivých parametrů při pojezdu suportu 3 podél osy otáčení obrobku 2. V důsledku různých rychlostí a eventuálně směrů otáčení konstantní rychlostí se otáčejícího obrobku ý na straně jedné a nástroje 5 na straně druhé, v důsledku vzájemně odlišných středů otáčení a volitelných poloměrů kruhových pohybových drah je možno získat mnohočetné obrazce prostřednictvím zmíněné, parametry vytvořené pohybové dráhy činné plochy nástroje, které navzdory konstantním rychlostem otáčení vedou ke vzniku nejrůznějších profilů. Je-li například vzdálenost x mezi osou otáčení obrobku 2_ a osou otáčení nástroje 6 větší než poloměr w pohybové dráhy nástroje j5, vyplývá z toho v závislosti na směru otáčení a na rozdílu v počtu otáček polygonový vnitřní obrazec, kdežto při převráceném poměru je vyroben odpovídající vnější obrazec.

Jak je patrno z předloženého výkladu, prostřednictvím popsaného způsobu, popř. zařízení, vyrobeny obrobky s nejrůznějšími vnitřními a/nebo vnějšími obrysy a to na běžných mohou být příslušného nekruhovými zařízeních.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby obrobků s vnitřními a/nebo vnějšími nekruhovými obrysy na stroji, na němž je upnut nejméně jeden konstantní rychlostí otáčivě poháněný obrobek a nejméně jeden nástroj, zejména pro třískové obrábění, který je prostřednictvím suportu pojízdný jak radiálně k ose otáčení obrobku, tak také axiálně v podélném směru této osy otáčení, vyznačující se tím, že nástroj se svojí činnou plochou je otočně poháněn po kruhové dráze s konstantní, od otáček obrobku se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to kolem osy otáčení nástroje, která je odchýlená od osy otáčení obrobku.
2. Způsob podle vyznačující se tím, že rozdíly v otáček mezi počtem otáček obrobku na jedné straně a počtem otáček nástroje na straně druhé jsou celočíselné.

<4 1 počtu nebo
3. Způsob podle vyznačující se tím, že nástroje je poháněna po kruhové dráze s konstantní, od otáček nástroje se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to kolem výstředné osy, která je odchýlená od osy nástroje.

osa otáčení
4. Způsob podle jednoho vyznačující se tím probíhají vzájemně paralelně.

až 3 otáčení
5. Způsob podle jednoho vyznačující se tím je vzájemně jednotlivě nastavitelná az že poloha os otáčení
6. Způsob podle jednoho z ' 1 až 5 vyznačující se tím, že poloměr oběžné kružnice nástroje je plynule přestavitelný přes příčné nožové saně, otáčející se spolu s osou nástroje.

(\α,ιτΰ&
7. Zařízení k provádění způsobu podle nejméně jednoho z

1 až 6 obsahující pracovní vřeteno (1) s upnutím nejméně jednoho konstantní rychlostí poháněného obrobku (
8) a nejméně jednoho nástroje (5) , který je prostřednictvím suportu (3) posuvný jak radiálně k ose otáčení (2) obrobku (8), tak také axiálně v podélném směru této osy otáčení (2), vyznačující se tím, že nástroj (5) upnutý na nástrojové vřeteno (4) je otáčivě poháněn po kruhové dráze s konstantní rychlostí od otáček obrobku (8) se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to okolo osy otáčení (6) nástroje, která je odchýlená od osy

otáčení (2) obrobku. . Ha.ro l 1 8. Zařízení podle \— 7 vyznačuj ící se tím, že osa otáčení (6)

nástroje je v nástrojovém vřetenu (4) uspořádána excentricky a je poháněna po kruhové dráze s konstantní, od otáček nástroje (5) se zřetelem na velikost a/nebo směr otáčení odchýlenou rychlostí, a to kolem výstředné osy (7), která je odchýlená od osy otáčení (6) nástroje.
9. Zařízení podle vyznačuj ící nebo 8 s e tím, že na pracovním « · • 9 • · • · · · · • · · · · · • · · · ·« ·· 99 99 vřetenu (4) jsou uspořádány příčné nožové plynulému přestavování poloměru oběžné kružnice saně (9) k nástroj e (5).