DD143224B1

DD143224B1 - DEVICE FOR PREVENTING SELF-RISK VIBRATIONS ON TUBULAR MACHINING MACHINES

Info

Publication number: DD143224B1
Application number: DD21249979A
Authority: DD
Inventors: Siegbert Gruhl; Wilfried Tattermusch; Siegfried Recklies; Alfred Gast
Original assignee: Siegbert Gruhl; Wilfried Tattermusch; Siegfried Recklies; Alfred Gast
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1983-01-26
Also published as: DD143224A1

Description

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Vorrichtung zur Vermeidung selbsterregter Schwingungen an HolzbearbeitungsmaschinenDevice for avoiding self-excited vibrations on woodworking machines

Anwendungsgebiet der !ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung selbsterregter Schwingungen an 2ohrbearbeitungsmaschinen, die durch Druck gegen das zu bearbeitende, feststehende Sohrwerkstück eine Stabilisierung des schwingungsfähigen Systems bewirkt und somit die bein Zerspanungsprozeß entstehenden selbsterregten Biegeschwingungen des Hohres als Ursache intensiver Xreischtöne beseitigt·The invention relates to a device for avoiding self-excited vibrations on 2ohrbearbeitungsmaschinen that causes stabilization of the oscillatory system by pressure against the processed, fixed Sohrwerkstück and thus eliminates the leg machining process resulting self-excited bending vibrations of the ear as a cause of intense Xreischtöne ·

Darüber hinaus ist das Prinzip der Vorrichtung an allen Werkzeugmaschinen zur spanenden Formung mit feststehendem '.Verkstück anwendbar, wenn dieses durch den Zerspanungsprozeß zu selbsterregten Schwingungen angefacht wird.Moreover, the principle of the device is applicable to all fixed-machining metal-forming machine tools when it is fanned to self-excited vibrations by the cutting process.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß beim Zerspanungsprozeß selbsterregte Schwingungen des Werkstückes und/oder des "Werkzeuges auftreten können, wenn der von den Zerspanungskenngrößen abhängige Übertragungsfaktor einen Grenzwert überschreitet, dessen Höhe wiederum von den Kenngrößen des Schwingungssystems (Steifigkeit, Dämpfung, Steifedifferenz und Lage der Hauptachsen des Schwingungssystems) bestimmt wird. Die so entstehenden Schwin gungen, auch Hattern genannt, können bei kleiner Llasse und großer Steifigkeit des Systems bei !Frequenzen zwischen Л kHz ... 6 kHz liegen, die akustisch als Kreischtöne mit äquivalen ten Dauerschallpegeln in der Größenordnung von 100 dB(A) amIt is known that during the cutting process self-excited oscillations of the workpiece and / or the tool can occur when the transmission factor dependent on the transmission factor exceeds a limit whose height in turn of the characteristics of the vibration system (stiffness, damping, stiffness difference and position of the main axes of vibration system) is determined. the oscillations thus created conditions, also called Hattern can at at smaller Llasse and high stiffness of the system! frequencies between Л kHz ... 6 kHz, the acoustically yelp sounds with äquivalen th duration of sound levels in the order of 100 dB (A) on

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Bedienplatz der LIaschine wahrnehmbar sind. Die Kreischtöne können in Maschinennähe zu bleibenden Gehörschäden der dort Beschäftigten führen und an allen anderen Arbeitsplätzen der ',Verknalle stark belästigend wirken.Operator station of LIaschine are perceptible. The shrieks can lead to permanent damage to the hearing of employees working near the machine and can be very annoying at all other workplaces.

Außerdem können die Schwingungen zur Herabsetzung der Standzeit des Werkzeuges und der Qualität der Oberfläche des zu bearbeitenden <Verkstückes führen.In addition, the vibrations can lead to a reduction in tool life and the quality of the surface of the workpiece to be machined.

Pur den EaIl der spanenden Bearbeitung, z. B. Gewindestrehlen» von feststehenden Sohren mit einen Automaten sind keine Lösungen zur Beseitigung der selbsterregten Schwingungen bekannt. Vorliegende Lösungen betreffen meist Dreh-, 3räs- und Bohrmaschinen.Pur the EaIl of the machining, z. As threaded spindles »of fixed heads with a machine, no solutions for eliminating the self-excited vibrations are known. Present solutions usually concern turning, 3räs- and drills.

Bei Drehmaschinen hat sich die Verkürzung der Lleißeleinspannlänge, die Verwendung bedampfter IJeißel in Form einer oandwichkonstruktion mit viskoelastischer Zwischenschicht und das Anbringen eines Schwingungstilgers am Lleißel bewährt.For lathes, the shortening of the Lleißeleinspannlänge, the use of damped IJeißel has proven in the form of a oandwichkonstruktion with viscoelastic intermediate layer and attaching a vibration on the Lleißel.

Зіпэ andere Möglichkeit besteht in der ständigen Variation der Spindeldrehzahl durch entsprechende Steuerung der elektrischen Spannung eines Gleichstrommotors. Dabei wird der Anregungsmechanismus der Selbsterregung ständig unterbrochen and die Stabilitätsgrenze angehoben.Зіпэ other possibility consists in the constant variation of the spindle speed by appropriate control of the electrical voltage of a DC motor. The stimulation mechanism of self-excitation is constantly interrupted and raised the stability limit.

Schließlich ist noch das Verfahren der elektromechanischen Schwingungskompensation bekannt. Hier wird auf dem Lloißel ein Aufnehmer befestigt, der die Schwingungen in ein analoges elektrisches Signal umwandelt;. ITach Verstärkung und Phasendrehung wird dieses auf einen Schwingungserreger gegeben, wodurch eine elektro-mechanische Dämpferwirkung erzielt wird.Finally, the method of electromechanical vibration compensation is known. Here on the Lloißel a transducer is attached, which converts the vibrations into an analog electrical signal. After amplification and phase rotation, this is applied to a vibration exciter, whereby an electro-mechanical damper effect is achieved.

Die bekannten Prinzipien haben im wesentlichen folgende ITacliteile:The known principles essentially have the following IT parts:

- Sie sind nur bei IJaschinen ш/с feststehendem *.7erkzeu£ und Fertigung kleiner Stückzahlen, nicht aber an Bohrbearbeitung smaschinen mit rotierendem '.Terkzeugkopf und feststehendem 7/erkstück bei automatisierter Bearbeitungsfolge und- They are only for machines ш / с fixed * tools and small-lot production, but not for drilling machines with a rotating tool head and a fixed machine part in an automated machining sequence and

- Schwingungstilgor und elektro-mechanischer Kompensator haben eine geringe stabilisierende .Virkung;- Vibration absorber and electro-mechanical compensator have a low stabilizing effect;

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- Klektro-mec hanische Kompensation und ständige Variation der Drehzahl erfordern einen hohen gerätetechnischen und elektronischen Aufwand und sind nachträglich nur schwer an Maschinen realisierbar.- Klektro-mec hanic compensation and constant variation of speed require a high technical equipment and electronic effort and are subsequently difficult to implement on machines.

Die herkömmlichen sekundären Schallschutzmaßnahmen wie Kapselung, Abschirmung und schallabsorbierende Raumauskleidung verursachen hohe Kosten, behindern den Fertigungsablauf bzw· sind in Maschinennähe unwirksam.The conventional secondary sound insulation measures such as encapsulation, shielding and sound-absorbing space lining cause high costs, hinder the production process or are ineffective near the machine.

Ziel der ErfindungObject of the invention

3s ist das Siel der Erfindung, eine Vorrichtung für Sohrbearbeitungsmaschinen mit hoher Bearbeitungsfolge zu schaffen, die es unter Ausnutzung der bekannten Llodellvorstellungen über den Sntstehungsmechanismus selbsterregter Schwingungen gestattet, die Kreischtonbildung zu vermeiden. Disse Torrichtung sollte bei unveränderten 3etriebsparametern an der Uaschine auch nachträglich montierbar sein und darf den ilaterialfluß nicht behindern. Die zum v7irksamwerden der Vorrichtung erforderliche 3nergie ist von der TJaschine selbst aufzubringen. Außerdem darf die 3inrichtzeit für die !.laschine nicht v/esentiich verlängert r/erden.3s is the point of the invention to provide a device for high-speed machining of souring machines which, by utilizing the well-known Llodell conceptions on the self-excited oscillation mechanism, avoids the formation of screeching. Disse gate direction should also be retrofitted at unchanged 3etriebsparameter on the machine and must not hinder the ilaterialfluß. The energy required to make the device effective is to be applied by the machine itself. In addition, the setup time for the machine must not be prolonged.

Darlegung des 'Lesens der SrfindungPresentation of the 'Reading of the Invention'

Der Sefindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Vermeidung selbsterregter Schwingungen an Hohrbearbeitungsmaschinen zu schaffen, die die mechanischen Parameter des schv/ingungsfähigen Systems so verändert, daß eine Selbsterregung und die damit verbundene Geräuschabstrahlung verhindert wird.The invention is based on the object of providing a device for avoiding self-excited vibrations on woodworking machines, which changes the mechanical parameters of the flexible system so that self-excitation and the associated noise radiation are prevented.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein auf Pederelementen gelagerter Basiskörper am I.Iaschinenbett der Hohrbearbeitungsmaschine angeordnet ist, der oin möglichst in TZerkzeugnähe am Bohrwerlistück anliegendes, mittels Beilagen in seiner Höhe verstellbares, prismatisches Druckstück trägt.According to the invention, this object is achieved in that a bearing on Pederelementen base body is arranged on I.Iaschinenbett the Hohrbearbeitungsmaschine, the oin possible in TZerknähe on the Bohrwerlistück fitting, by means of inserts height adjustable, prismatic pressure piece carries.

Im Moment des Schließens der das V/erkstück fixierenden pneumatisch-mechanischen Hadialspannbacken der Holzbearbeitungsmaschine wird die Vorrichtung gegen das Hohrwerkstück gepreßt,At the moment of closing the V / erkstück fixing pneumatic-mechanical Hadialspannbacken the woodworking machine, the device is pressed against the Hohrwerkstück,

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wobei der Verschiebungsweg von den -Tederelementen aufgenommen wird. Die zu wählende Andruckkraft muß einerseits so groß sein, daß sich an der Andruckstelle eine glatte und stabile Berührung mit dem Hohrwerkstrück ergibt und andererseits so klein sein, daß ein Herausdrücken des Hohres aus seiner Einspannung und eine unzulässige Auslenkung aus seiner Llittellage vermieden wird. Durch <7ahl einer entsprechenden Federdurchsenkung ist die erforderliche Kraft einzustellen.wherein the displacement path is received by the Tederelementen. On the one hand, the pressing force to be selected must on the one hand be so great that a smooth and stable contact with the earthing piece results at the press-on point and, on the other hand, be so small as to avoid pushing out the ear from its restraining position and unduly deflecting it from its longitudinal position. By <7ahl a corresponding spring reduction, the required force is set.

Bei Anwendung einer erfindungsgemäßen Andruckvorrichtung vergrößert sich dia Gesamtsteifigkeit und die Steifedifferenz in den Hauptrichtungen des schwingungsfähi^en Hohrwerkstückes, so daß die Grenze für das Einsetzen selbsterregter Schwingungen um den faktor 2 ... 10 heraufgesetzt wird. Dadurch wird das System bei gleichbleibenden Zerspanungsparame com stabil und die Abstrahlung von Kreischtönen unterbleibt.When using a pressure device according to the invention, the overall stiffness and the stiffness difference in the main directions of the oscillatory earpiece increases, so that the limit for the application of self-excited vibrations is increased by the factor 2. As a result, the system remains stable and the broadcasting of squeaky notes is avoided, while the cutting parameter com remains the same.

Ausführ ung so e isp ielExecution is such an isp

Die vorliegende Ξίη find ung soll anhand eines Ausführungsbeispieles für einen Solir gewinde se hneidautomaten näher er lauter" worden.The present invention is intended to be made louder with reference to an exemplary embodiment of a threading automatic whirling machine.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:In the accompanying drawing show:

Jig. 1 die Seitenansicht des Gewi-i-Iesehneidautonaten ~?^J.z angebauter, erfindungsgemäß ausgebildeter .--ndruc Ir/ or richtung.Jig. 1 the side view of the Gewi-i-énehnnachonaten ~? ^J .z grown, according to the invention trained .-- ndruc Ir / or direction.

3¹I=", 2 Зіз Hinsicht der erfi:ic.un^.3gemä2 gestalteten -Andruckvorrichtung in Ffeilrichcung von J¹IfJ. 1.3 ¹ I = "2 Зіз respects the erfi: ic.un ^ .3gemä2 designed -Andruckvorrichtung in Ffeilrichcung of J ¹ 1 IFJ..

In Fig. 1 ist der Gewinde se hneidau"comat Ц- dargestellt, in dessen vom Llotor 5 angetriebenen, notations- und Yorschubbewegungen ausführenden Terkzeugkopf 5 vier Tangential-Sbrehlerbacken 7 befestigt sind.In Fig. 1, the thread se hneidau "comat Ц- shown, in its driven by Llotor 5 , notations- and Yorschubbewegungen executive Terkzeugkopf 5 four tangential Sbrehlerbacken 7 are attached.

Zwischen dem im Spannstock 8 eingespannten ots-hlrohrwerkstück 9 und den 'Transporter о if ar men 10 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, bestehend aus kompaktem, schwerem Basiskcrper 1, 2aderelementen 2 und prismatischem Druckstück 3» --n einem am Spannsteck δ angeschraubten und versteiften 7/iokel 11 in einer solchen Höhe angebracht, daß das Sohrwerkstück 9 i~ noch nicht eingespanntem Zustand durch die Vcrricnturg an der Andruckstelle um den "Jeg nach oben gekippt wird, der im eingespannten Zu-Between the clamped in the vise 8 ots-hlrohrwerkstück 9 and the 'Transporter о if ar men 10 is the inventive device consisting of compact, heavy basic body 1, 2a derelementen 2 and prismatic thrust piece 3 »--n bolted to the tensioning δ and stiffened 7 / iokel 11 mounted at such a height that the Sohrwerkstück 9 i ~ not yet clamped state by the Vcrricnturg at the pressure point to the "Jeg is tilted upwards, which in the clamped Zu-

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stand von den Eederelementen 2 der Andruckvorrichtung aufgenommen werden soll. Die Masse des Basiskörpers 1 ist etwa zehnmal größer als die Hasse des bearbeitungsseitig freien Endes des Bohrwerkstückes 9· ^ie Größe der an Bohrwerkstück 9 anliegenden Fläche des prismatischen Druckstückes 3 ist so gewählt, daß die zwischen Druckstück 3 und Bonrv/erkstück 9 wirkende Kontaktsteifigkeit etwa zehnmal größer als die an gleicher Stelle ohne Vorhandensein der Vorrichtung wirksame Bohrsteifigkeit ist.was to be absorbed by the Eederelementen 2 of the pressure device. The mass of the base body 1 is about ten times greater than the Hasse of the machining side free end of Bohrwerkstückes 9 ^ the size of the bore 9 abutting surface of the prismatic pressure piece 3 is selected so that the pressure between 3 and Bonrv / erkstück 9 acting contact stiffness ten times greater than the rigidity effective at the same location without the presence of the device.

In der Ansicht der Andruckvorrichtung gemäß Fig. 2 weist diese einen kompakten, schweren Basiskörper 1, ein am Basiskörper unter Verwendung verschieden starker Beilagen 12 verschraubtes prismatisches Druckstück 3> zwei große Jedereleiaente 2 zur Aufnahme des Verschiebungsweges und zwei kleine Jederelemente 13 sowie zwei Führungsbölζen 14 zur Stabilisierung der Lage der Andruckvorrichtung auf. Durch entsprechendes Vorspannen der Jeder elemente 2 und 13 mittels der Spannmuttern I5 an den Führungsbolzen 14 kann für den belasteten und den unbelasteten Zustand der Andruckvorrichtung die seitliche Stabilität reguliert werden. Durch Einfügen verschieden starker Beilagen 12 kann die Andruckvorrichtung in ihrer Höhe an unterschiedliche Hohrdurchmesser angepaßt werden. Beim Schließen der Badialspannbacken 16 im Spannstock 8 drücken diese das 3ohrwerkstück 9 izi seine endgültige Bearbeitungslage und somit gegen die Andruckvorrichtung, deren Federelemente 2 den Verschiebungsweg aufnehmen und eine aus Jederkonstante and Verschiebungsweg resultierende, zur ausbildung einer stabilen Zontaktfläche erforderliche Kraft auf das Bohrwerkstück ausüben.In the view of the pressure device according to FIG. 2, this has a compact, heavy base body 1, a prismatic thrust piece 3 bolted to the base body using differently strong supplements 12, two large engagement elements 2 for receiving the displacement path and two small each elements 13 and two guide bolts 14 Stabilization of the position of the pressure device. By appropriate biasing of each elements 2 and 13 by means of the clamping nuts I5 to the guide pin 14, the lateral stability can be regulated for the loaded and the unloaded state of the pressure device. By inserting different thicknesses inserts 12, the pressure device can be adjusted in height to different ear diameter. When closing the Badialspannbacken 16 in the vise 8 press this 3ohrwerkstück 9 izi its final processing position and thus against the pressure device whose spring elements 2 record the displacement path and exert a constant constant and displacement path resulting in the formation of a stable Zontaktfläche force on the Bohrwerkstück.

Durch den Einsatz der Andruckvorrichtung werden die selbsterregten Biegeschwingungen des Bohres und somit die Abstrahlung von Kreischtönen beseitigt. Die Größe der Lärmminderung ізт; von der Intensität weiterer Teillärmquellen an der Llaschine (z. 3. Antriebsmotor, Getriebe) abhängig. Sie beträgt an untersuchten Hohrgewindeschneidautomaten 15 dB(A). Damit liegt der Lärm am Bedienplatz des Automaten unterhalb des gesetzlich zulässigen Grenzwertes für sehör schädigende Geräusche.Through the use of the pressure device, the self-excited bending vibrations of the drill and thus the radiation of squeaking tones are eliminated. The size of the noise reduction ізт; depends on the intensity of other partial noise sources on the aircraft (for example, drive motor, gearbox). It amounts to 15 dB (A) at examined threading machines. Thus, the noise at the control station of the machine is below the legally permissible limit value for harmful noises.

Claims

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Scope sanspr uc α

Device for avoiding self-excited vibrations on 3oordbearbeitungsmaschinen for cutting shaping, thereby
characterized in that a base body (1) is resiliently arranged on Llaschinenbett, which carries a to be processed Hohrwerkstück (9), by means of inserts (12) height adjustable prismatic pressure piece (3).

For this ._ ^ L..Seiten drawings