FI75290B - Svarvverktyg med ett vridbart, cirkelformat skaer. - Google Patents

Description

77*5^71 KUULUTUSJULKAISU π Γ ο Λ Λ

Jgjffi [β] Π Ή (JTLÄGGNINGSSKRIFT / 52 90 (51) Kv.lk.Vlnt.Ct4 Β 23 Β 27/12

SUOMI-FINLAND

(FI) (21) Patenttihakemus-Patentansökning 781206 (22) Hakemispäivä - Ansökningsdag 19.04.78

Patentti* ja rekisterihallitus (23) Alkupäivä - Giltighetsdag 19.04.78

Patent- och registerstyrelsen (4 η Tunut julkiseksi - Biivit offentiig 20.10.78 (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.- 29.02.88

Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus - Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus-Begärd prioritet 19-04.77 USSR(SU) 2475943 (71) Fiziko-Tekhnichesky Institut Akademii Nauk Belorusskoi SSR, ulitsa Zhodinskaya 4, Akademgorodok, Minsk, USSR(SU) (72) Petr Ivanovich Yascheritsyn , Minsk,

Alexandr Vasilievich Borisenko, Minsk,

Valery Alexeevich Sidorenko, Minsk,.

Evgeny Alexandrovich Serebryakov, Minsk, USSR(SU) (74) Oy Kolster Ab (54) Pyör iva työkalu, jossa on pyörivä pyöreä terä -Svarvverktyg med ett vridbart, cirkelformat skär

Keksintö koskee pyörivää työkalua, jossa on pyörivä pyöreä terä, joka on kiinnitetty pyörivän työkalun runkoon laakeroituun akseliin, jota käytetään moottorilla, esim. paineväliainemootto-rilla.

Tällaiset pyörivät työkalut ovat tunnettuja esim. DE-kuu-lutusjulkaisusta 1 175 529, CH-patenttijulkaisusta 244 896, GB-patenttijulkaisusta 783 175 ja US-patenttijulkaisusta 3 063 132.

Nykyään on yleisesti tunnettua käyttää joitakin menetelmiä pyörähdyskappaleiden leikkaamiseksi pyörivillä työkaluilla, joissa on pyöreä leikkuusärmä (ks. esim. kirjaa "Pitkälle kehitettyjä menetelmiä metallin pyörivää leikkausta varten", tekijät Y.G. Konovalov, V.A.Sindorenko ja A.V.Sous, julkaisija Tekhnika Publishers, Minsk 1972, s. 29-34). Tunnetun pyörähdyskappaleiden leikkaus-menetelmän mukaisesti työkalulle annetaan syöttöliike ja sen pyö- 75290 2 riminen on seuraus työkalun ja työstettävän, pyörivän työkappa-leen välisestä vaikutuksesta. Lisäksi tunnetaan pyörivä työkalu, joka sisältää työosan, joka on muotoiltu pyörähdyskappaleeksi, jossa on pyöreä leikkuusärmä ja joka on kiinnitetty paikalleen akselille, jossa on läpimenevä aksiaalinen reikä, jonka läpi syötetään jäähdytysainetta (vrt. neuvostoliittolainen keksijäntodistus n:o 540 331). Tämän menetelmän tehokkuus on suuressa määrin riippuvainen työkalun leikkausnopeuden tasaisuudesta, joka säätyy automaattisesti seurauksena työkalun leikkuupintojen ja työstettävän pinnan keskinäisestä vaikutuksesta, niin että se vastaa työkalun ja työkappaleen kosketusalueilla vaikuttavan suhteellisen liikkeen vähimmäisnopeuksia. Työkalun tasaisen pyörimisen aikaansaamiseksi leikkaustyön aikana on työkalun ja työkappaleen välisen jatkuvan kosketuksen ajanjakson oltava tarpeeksi pitkä, niin että työkalu voi kiihdyttää. Mutta työstettäessä epäyhtenäisiä pintoja häiriintyy työkalun tasainen pyörimisliike, ts. työkalun pyöriminen lakkaa työstettävän pinnan osien välisten katkojen kohdalla, niin että liikkumaton työkalu aina koskettaa työstettävään pintaan. Koska metallinpoistonopeudet pyörivässä leikkauksessa ovat 2-5 kertaa tavallisen metallinleikkauksen nopeus, kohdistuu liikkumattomaan työkaluun dynaaminen isku ja lämpöisku aina sen tullessa kosketukseen työstettävän aineen kanssa, sillä seurauksella, että leikkuusärmä vahingoittuu ja kuluu loppuun ennenaikaisesti. Sama tapahtuu työstettäessä yhtenäisiä pintoja sillä hetkellä, kun liikkumaton työkalu koskettaa ensimäisen kerran työstettävään aineeseen.

Pyörivälle leikkaukselle ominaisilla, suurilla nopeuksilla työkalun kulmanopeus ei pysty saavuttamaan parhaita arvojaan työkalun kulkiessa pitkin työstettävää, yhtenäistä pintaa, kun taas kiihdytysvaiheessa olevan työkalun työstämät pintaosat osoittautuvat huomattavasti huonommiksi pinnan viimeistelyn ja työstötarkkuusominaisuuksien suhteen kuin tasaisella pyörimisnopeudella toimivan työkalun työstämät pintaosat. Tämän selittää se seikka, että työkalun pyörimisnopeus vaikuttaa leikkaus-työn käytännöllisesti katsoen kaikkiin ominaisuuksiin, ts. kine-

II

3 75290 maattisiin ominaisuuksiin, leikkuuvoimaan, lämpötilaan, muodonmuutokseen, joka väistämättä johtaa työstetyn pinnan epäsäännöllisyyteen sekä vaikuttaa epäedullisesti sellaisiin ominaisuuksiin, kuten mikroepäsäännöllisyyksien korkeuteen, pintakovetus-asteeseen ja syvyyteen, jäännösjännitysten määrään jne. Kun esim. työstetään sellaisten turbiinien tai sähkökoneiden roottoreita, joissa on pintauria tankoja varten, jotka urat vievät 20-50 % osan pinnasta ja joiden lukumäärä voi olla useita kymmeniä, ja kun käytetään pyörivää työkalua, joka saa pyörityksen vain sen ja työ-kappaleen välisen kosketuksen ansiosta, hidastuu työkalu huomattavasti kulkiessaan uraa pitkin, tai se lakkaa kokonaan pyörimästä. Tämän seurauksena pinnan laatu huononee kohdissa, joissa työkalu koskettaa työkappaleeseen, oikeasta geometrisesta muodosta tapahtuu poikkeamia ja tapahtuu lohkeilua sekä työkappaleessa että työkalussa.

Keksinnön päätavoitteena on kehittää pyörähdyskappaleiden leikkaamista varten oleva pyörivä työkalu, joka saa pyörimisliikkeen työkalun ja työstettävän työkappaleen keskinäisestä vaikutuksesta ja jolloin samalla työkalulle saadaan suunnilleen sama nopeus työkappaleen koko pinnan työstössä.

Tämä tavoite saavutetaan keksinnön mukaisella työkalulla, jolle on tunnusomaista, että teräkiekon leikkuusärmän kehänopeuöen sovittamiseksi siihen kehänopeuteen, joka kehittyy työkappaletta teräkiekolla koskettaessa ja vastaavasti leikkuusärmän kehänopeu-den pitämiseksi oleellisesti vakiona leikkuukeskeytyksen aikana, on moottorin tuottama vääntömomentti oleellisesti pienempi kuin työkappaletta koskettaessa kehittyvä vääntömomentti, jolloin moottorin aikaansaama leikkuusärmän kehänopeus poikkeaa korkeintaan 20 % työkappaletta koskettaessa kehittyvästä kehänopeudesta.

Keksinnön mukaisella työkalulla on mahdollista aikaansaada suunnilleen sama työkalun pyörimisnopeus, kun työstetään työkappaleen koko pintaa, jolloin on mahdollista pienentää iskuvoimaa, joka kehittyy työkalun koskettaessa leikattavaan aineeseen, sekä hyvä työstettävän kappaleen pinnanlaatu ja tarkkuusominaisuudet, jotka koskevat esim. mikroepäsäännöllisyyksien korkeutta, pinta-kovetuksen astetta ja syvyyttä, jäännösjännitysten määrää yms.

75290 4 Näin voidaan keksinnön mukaisesti pidentää työkalun kestoaikaa ja saavuttaa suurempi leikkuuteho sekä työstetyn kappaleen parempi pinnanlaatu.

Seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisesti keksintöä sen toteu-tusesimerkin muodossa, joka näytetään oheisessa piirutuksessa, joka esittää pituussuunnassa läpileikkausta keksinnön mukaisesta pyörivästä leikkuutyökalusta, jolla leikataan pyörähdyskappaleita.

Pyörähdyskappaleiden leikkaaminen pyörivällä työkalulla, jossa on pyöreä leikkuusärmä, toteutetaan seuraavasti. Työstettävälle työkappaleelle annetaan pyörimisliike, kun taas työkalulle annetaan suoraviivainen syöttöliike. Ennen kuin työkalu viedään kosketukseen työstettävän, pyörivän työkappaleen kanssa sille on annettu pakkopyörimisliike samassa suunnassa kuin työkalu työstää leikkuutyön aikana nopeudella, joka poikkeaa enintään 20 % nopeudesta, jonka työkalu saa koskiessaan työstettävään työkappaleeseen. Kun työstetään työkappaleita, joilla on yhtenäinen pinta, tämä vähentää iskukuormitusta, joka kohdistuu työkaluun sen koskiessa ensimmäisen kerran työkappaleeseen. Jatkossa työkalu pyörii sen ja työstettävän työkappaleen keskinäisen vaikutuksen ansiosta.

Kun työstetään työkappaleita, joilla on epäyhtenäinen pinta, viedään työkalun leikkuusärmä kosketukseen pyörivän työkappaleen kanssa ja työkalulle annetaan suoraviivainen syöttöliike, niin että työkalu saa pyörimisliikkeen työstettävältä työkappaleelta.

Heti kun työkalun leikkuusärmä eroaa kosketuksesta pyörivän työ-kappaleen kanssa mikä tapahtuu työkalun kulkiessa työkappaleen uran yli, annetaan työkalulle pakkopyöritys mainitussa suunnassa ja samalla nopeudella. Sitten työkalu menee jälleen kosketukseen työstettävän työkappaleen kanssa saaden tältä pyörimisliikkeen.

Tämä pienentää iskukuormitusta, joka kohdistuu työkaluun, kun tämä menee jälleen kosketukseen työkappaleen pinnan kanssa kuljettuaan kunkin uran yli. Edellä mainitun ominaisuuden ansiosta menetelmä sopii erittäin hyvin sovellettavaksi sellaisten työ-kappaleiden työstössä, joilla on epäyhtenäiset pinnat, joissa on uria sijoitettuina joko pitkittäin tai poikittain suhteessa työkappaleen akseliin, esim. turbiinien tai sähkökoneiden rootto-

II

5 75290 reiden työstössä. Kun työkalu kulkee jokaisen uran ohi, se saa pakkopyörityksen mainitulla nopeudella, niin että kun työkalu puree aineeseen, sillä on suunnilleen sama nopeus kuin se, joka on tulos sen kosketuksesta työstettävän työkappaleen kanssa, mikä vähentää työkaluun kohdistuvaa iskukuormitusta, eliminoi työkappaleen ja työkalun lohkeilun ja halkeilun, parantaa työkappaleen työstetyn pinnan laatua ja vähentää poikkeamaa työstettävän työ-kappaleen oikeasta geometrisesta muodosta.

Työkalulle voidaan antaa pakkopyöritysliike sen kulkiessa urien yli koteloon laakereissa laakeroidun työkalun karan suuremman hitauden eli inertian ansiosta kytkemällä tämä kara ylimääräiseen massaan, joka on tarkoitettu yhdistettäväksi väliaikaisesti pyörivän käyttimen, kuten moottorin kanssa, täten jälkimmäinen antaa pyörimisliikkeen työkalun karalle samassa suunnassa ja suunnilleen samalla nopeudella, jotka työkalu saa koskettaessaan työstettävään työkappaleeseen, jolloin tämä nopeus määrätään etukäteen sopivaksi. Sitten tapahtuu työkappaleen leikkuutyö; mikäli todetaan työkalun nopeuden laskeneen enemmän kuin 20 % (työkalun ohitettua uran) sen mahdollisesta hidastumisesta johtuen, on joko suurennettava massaa tai säädettävä karalle suurempi esikiihdytysnopeus, joka on määritettävä kokeilemalla eri työstöolosuhteita varten.

Leikkaaminen voidaan toteuttaa käytännössä pyörivän työkalun avulla, jonka teräkiekko 1 on muotoiltu pyörähdyskappaleeksi, jossa on leikkuusärmä 2. Teräkiekko 1 on asennettu akselille 3, joka on asennettu runkoon 5 laakereiden 4 avulla. Akselissa 3 on läpimenevä aksiaalinen reikä 6, jonka läpi syötetään jääh-dytysväliainetta. Reiässä 6 on ruuvityyppinen paineilmaturbiini 7, jonka muodostaa ruuvi, jossa on vähintään yksi kokonainen kierre. Ruuvin nousu on säädettävissä puristamalla putkea 8 mutterin 9 avulla, jolloin saavutetaan työkalun nopeus, joka poikkeaa enintään 20 %:n verran siitä nopeudesta, jonka pyörivä työkappale antaa.

Keksinnön mukainen työkalu toimii seuraavalla tavalla. Ennen kuin työkalu viedään kosketukseen pyörivän työkappaleen kanssa syötetään jäähdytysväliainetta akselin 3 läpi ulottuvaan reikään 6. Kun jäähdytysväliainevirta kulkee paineilmaturbiinin 7 läpi se saa 75290 6 työkalun teräkiekkoa 1 kannattavan akselin 3 pyörimään, minkä jälkeen työkalulle annetaan syöttöliike. Sitten työkalu viedään kosketukseen työstettävän työkappaleen kanssa tämän leikkauksen aloittamiseksi. Koska leikkuuvoiman aikaansaama vääntömomentti on paljon suurempi kuin jäähdytysainevirtauksen kehittämä, saa työkalun teräkiekko pyörimisliikkeen sen ja työkappaleen keskinäisen vaikutuksen ansiosta. Kun työkalu kulkee työstettävän työkappaleen uran yli, se saa pyörimisliikkeen turbiinilta 7 nopeudella, joka on säädetty sopivaksi säätämällä ruuvin nousu, niin että tämä nopeus on suunnilleen sama kuin työkalun pyörimisnopeus, joka on tulos sen ja työstettävän työkappaleen keskinäisestä vaikutuksesta. Tämän vuoksi työkalu menee jälleen kosketukseen työkappaleen pinnan kanssa tämän aineen leikkaamiseksi, kun se on kulkenut jokaisen uran yli, nopeudella, joka on lähellä sitä, jonka se saa.koskettaes-saan työstettävään työkappaleeseen.

il

Claims (2)

7 75290

1. Pyörivä työkalu, jossa on pyörivä pyöreä terä (1), joka on kiinnitetty pyörivän työkalun runkoon (5) laakeroituun akseliin (3), jota käytetään moottorilla, esim. paineväliainemoottoril-la (7), tunnettu siitä, että teräkiekon (1) leikkuusärmän (2) kehänopeuden sovittamiseksi siihen kehänopeuteen, joka kehittyy työkappaletta teräkiekolla koskettaessa, ja vastaavasti leikkuusärmän (2) kehänopeuden pitämiseksi oleellisesti vakiona leik-kuukeskeytyksen aikana, on moottorin (7) tuottama vääntömomentti oleellisesti pienempi kuin työkappaletta koskettaessa kehittyvä vääntömomentti, jolloin moottorin (7) aikaansaama leikkuusärmän (2) kehänopeus poikkeaa korkeintaan 20 % työkappaletta koskettaessa kehittyvästä kehänopeudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörivä työkalu, jonka akseli (3) on varustettu läpimenevällä aksiaalisella reiällä (6) jäähdytysväliaineen johtamiseksi teräkiekkoon (1), tunnet-t u siitä, että moottori (7) on muodostettu paineilmaturbiiniksi (7), joka on sijoitettu akselin (3) läpi menevään reikään (6).