Opis patentowy opublikowano: 89 07 31 142 638 JtytuwTa Int. Cl.4 B23B5/28 Twórcywynalazku: Helmut Wittkopp, Garrij Berstein Uprawniony z patentu: Wilhelm Hegenscheidt Gesellschaft mbH, Erkelenz (Republika Federalna Niemiec) Sposób zwiekszenia sil tarcia przenoszonych miedzy krazkami ciernymi a przedmiotem obrabianym Wynalazek dotyczy sposobu zwiekszenia sil tarcia przenoszonych w obrabiarkach, w których przedmiot obrabiany napedzany jest co najmniej za pomoca jednego krazka ciernego. Sposoby tego rodzaju znajduja zastosowanie przede wszystkim w urzadzeniach do obróbki zestawów kól, w których zestawy kolowe napedzane sa za pomoca krazków ciernych. Urzadzenia, w których przedmiot obrabiany napedzany jest za pomoca krazków ciernych, maja te przewage, ze przedmiot obrabiany po zakonczeniu procesu obróbki nie wykazuje nieko¬ rzystnych naprezen wywolywanych przez spowodowane uchwytami karby. Ma to specjalne znaczenia w przy¬ padku obróbki kolejnych zestawów kolowych. Dlatego przy obróbce zestawów kolowych dazy sie do stosowa¬ nia urzadzen, w których moc napedowa przenoszona jest na przedmiot obrabiany za pomoca krazków ciernych.Dostepne nowoczesnej technice urzadzenia napedowe i materialy narzedzi tnacych sa w stanie dostarczac, wzglednie wykorzystywac, znacznie wieksze moce, niz te które moga byc przenoszone przez sily tarcia dzialaja¬ ce pomiedzy krazkami ciernymi a kolami zestawu kolowego, w przypadku gdy zestaw kolowy oparty jest na krazkach swoim wlasnym ciezarem lub nawet ciezarem calego pojazdu. Dlatego, od dawna, celem poszukiwan byly sposoby zwiekszenia mocy przenoszonej przez krazki cierne. Dazenia szly w pierwszym rzedzie w kierunku zwiekszenia sily tarcia. Jedna z metod zwiekszenia sil tarcia polega na zwiekszeniu sily docisku miedzy przed¬ miotem obrabianym a krazkami ciernymi, jak np. pokazano w opisie patentowym RFN nr 20 36 093, fig. 7 z odpowiednim objasnieniem. Metoda ta ma jednak swoje granice, poniewaz po przekroczeniu pewnej wartosci docisku material obrabianego przedmiotu podlega uplastycznieniu i przenoszona moc tarcia znacznie spada.Inna próba poprawy przenoszenia mocy tarcia w maszynach wymienionego typu przedstawiona zostala w opisach patentowych RFN nr 22 04 328 i 24 24 305. W obydwu przypadkach sila docisku krazków ciernych podlega bezinercyjnie takim zmianom, ze umozliwia to przenoszenie pozadanej w danym momencie mocy.Metode te mozna jednak stosowac równiez tylko ponizej granicy plastycznosci. Zwiekszenie przenoszonej mocy, w stosunku do poprzednio wymienionego opisu, nie jest mozliwe. Osiaga sie tutaj jedynie korzysci innego rodzaju Inna próba zwiekszenia przenoszonych sil tarcia opisana jest w opisie patentowym RFN nr 20 63 074.Wynalazek ten usiluje poprawic przenoszenie sil tarcia przez zmiane wlasciwosci materialu, z którego wykonane sa krazki napedzajace. 142 6382 142 638 W obecnym stanie techniki krazki cierne w urzadzeniach tego typu wykonywane sa ze stali hartowanej. W wynalazku^ wedlyg wymienionego patentu RFN krazki cierne wykonane sa ze siali niehartowanej i posiadaja r^t^fony! stoRied kuzycia profilu, najkorzystniej wykonane sa z tego samego materialu jak obrzeza kól zestawu * kolowego, który (na byc napedzany przez te krazki. W celu osiagniecia dalszej poprawy proponuje sie, w zaleznosci od wyrftaganej mocy silnika, ewentualnie wprowadzac piasek pomiedzy krazki cierne a obrabiany ' przedmiot. Postepowanie takie powoduje jednak silne zuzycie powierzchni prowadniczych w urzadzeniu, ponie- iwiiftie da sie imfltnac aby piasek tam sie nie przedostawal. Natomiast wymieniony na poczatku sposób wedlug wynalazku daje w efekcie tylko nieznaczne zwiekszenie przenoszonych sil tarcia.Próbowano równiez zwiekszac przenoszona sile tarcia przez stosowanie specjalnego profilu powierzchni ciernej rolek, r\p. przez nacinanie zebów, jak to podano w opisie patentowym RFN nr 25 17 755, fig. 2 z odpo¬ wiednim objasnieniem. Postepowanie takie nie przynioslo jednak równiez spodziewanych efektów. Jesli bowiem takie zabkowane krazki tocza sie po tej czesci przedmiotu obrabianego, która nie bedzie juz poddawana dalsze¬ mu skrawaniu, to pozostawiaja one na niej slady karbów, a tym samym powoduja zniszczenie przedmiotu obrabianego. W przypadku gdy przedmiot obrabiany musi wykonac kilka obrotów w urzadzeniu, zeby i wreby nie wspólpracuja ze soba; przedmiot obrabiany ulega calkowitemu zniszczeniu na powierzchni styku z krazkami napedowymi. W miare postepu zniszczenia powierzchni zmniejsza sie tez przenoszona sila tarcia; jest ona najwieksza podczas pierwszego obrotu nieuszkodzonego jeszcze przedmiotu. Mimo stosowania zabkowanego profilu rolek ciernych przenoszona sila tarcia jest tylko nieznacznie wieksza niz przy stosowaniu gladkich krazków ciernych dociskanych do przedmiotu obrabianego z sila lezaca ponizej granicy plastycznosci.Juz od przeszlo dziesieciu lat technika dysponuje materialami skrawajacymi, zwlaszcza twardymi stopami, których zdolnosc produkcyjna nie moze byc w pelni wykorzystana w urzadzeniach, w których przedmioty obrabiane napedzane sa za pomoca krazków ciernych. Dlatego od dawna, jak to opisano powyzej, pracuje sie nad problemem zwiekszenia przenoszonych sil tarcia. Podsumowujac powyzsze wywody mozna stwierdzic, ze zwiek¬ szenie przenoszonych sil tarcia próbowano osiagnac przez zwiekszenie sily docisku az do granicy plastycznosci, przez profilowanie powierzchni ciernej krazków napedowych, przez dobór odpowiednich materialów, z których wykonane sa krazki napedowe lub przez wprowadzanie piasku na powierzchnie styku rolki napedowej z przed¬ miotem obrabianym. Wszystkie te kroki nie przyniosly jednak oczekiwanego efektu znacznej poprawy przenosze¬ nia sily tarcia.Zadaniem niniejszego wynalazku jest sposób, za pomoca którego daloby sie osiagnac znaczne zwiekszenie przenoszonych sil tarcia. Wedlug wynalazku zadanie to rozwiazano w ten sposób, ze przed rozpoczeciem procesu obróbki albo tez juz w trakcie trwania procesu obróbki oczyszcza sie powierzchnie przedmiotu obrabianego lub co najmniej te jej czesc, na której dokonuje sie przenoszenie sil tarcia, usuwajac z niej powloki zmniejszajace tarcie. Poddawane obróbce przedmioty pokryte sa zawsze warstewka skladajaca sie z wilgoci i tluszczów lub innego rodzaju nalecialosciami. Zwlaszcza w przypadku kolejowych zestawów kolowych powloka taka zawiera oleje, tluszcze i brud. Obecnosc takiej powloki powoduje zmniejszenie wspólczynnika tarcia. Ujemnych skut- . ków obecnosci takiej powloki nie da sie uniknac, jak sie to okazalo, ani przez dobór odpowiednich materialów, ani przez zastosowanie zwiekszonych sil dociskowych. Zabkowane profile krazków napedowych moga wprawdzie przenikac przez te powloki, ale jak to wykazano powyzej, zamierzonego celu nie udalo sie osiagnac.Jesli powierzchnie przedmiotu obrabianego, co najmniej na tym obszarze gdzie stykaja sie z nia rolki napedowe oczysci sie z obnizajacych tarcie nalecialosci, to usune sie tym samym faktor obnizajacy wspólczynnik tarcia; do dyspozycji stoi wtedy calkowity wspólczynnik suchego tarcia wystepujacego na powierzchni styku dwóch materialów. W przypadku napedu zestawu kól kolejowych za pomoca krazków ciernych oznacza to, ze wyko¬ rzystywany wspólczynnik tarcia wzrasta okolo trzykrotnie. Odpowiednio wzrasta tez przenoszona sila tarcia.Jedna z odmian wynalazku przewiduje umieszczenie przedmiotu obrabianego na obrabiarce, gdzie zostaje on wprowadzony w ruch obrotowy za pomoca krazków ciernych i jednoczesnie poddany oczyszczaniu. Dzieki temu zbednym staje sie stosowanie specjalnych urzadzen lub maszyn do oczyszczania. Obrabiarka posiada bowiem wszystkie niezbedne urzadzenia do przyjecia i napedu przedmiotu obrabianego. Poza tym obracajacy sie przedmiot obrabiany daje sie szczególnie latwo oczyscic.W innej odmianie wynalazku równiez krazki cierne, co najmniej na obszarze na którym dokonuje sie przenoszenie sil tarcia, poddaje sie oczyszczaniu z powlok zmniejszajacych tarcie. Inna odmiana wynalazku proponuje, zeby oczyszczanie przedmiotu obrabianego i krazków ciernych odbywalo sie jednoczesnie, co po¬ zwala zaoszczedzic czas w przypadku gdy oczyszczanie obydwu czesci jest pozadane.W jednej z odmian wynalazku przewiduje sie oczyszczanie krazków ciernych za pomoca odpowiedniego rozpuszczalnika, a przedmiotu obrabianego za pomoca oczyszczarkt strumieniowej. Jest to metoda prosta i bardzo skuteczna. Krazki cierne posiadaja na ogól gladka, dokladnie obrobiona powierzchnie, dlatego daja sie latwo oczyscic przez przemywanie ich, w trakcie ich obrotu, przy uzyciu odpowiedniego rozpuszczalnika np. acetonu. W tym celu wystarczy, co najmniej w fazie oczyszczania, docisnac do krazka nasycony rozpuszczal¬ nikiem fila Oczyszczanie znacznie bardziej zabrudzonego przedmiotu obrabianego odbywa sie za pomoca stru¬ mienia scierniwa; gwarantuje to calkowite usuniecie zanieczyszczen. Powierzchnia przedmiotu obrabianego przyjmuje na obszarze poddanym oczyszczaniu lsniacy metaliczny wyglad. Proces oczyszczania moze odbywac142638 3 sie w obiegu zamknietym, w taki sposób, ze ziarenka stosowanego do oczyszczania scierniwa nie wydostaja sie na zewnatrz oczyszczarki strumieniowej, dzieki czemu unika sie ich szkodliwego dzialania na prowadnice maszyny.Oczyszczarki strumieniowe do oczyszczania dowolnych powierzchni za pomoca strumienia ziarenek scierniwa w zamknietym obiegu znajduja sie na rynku.W innej wreszcie odmianie wynalazku proponuje sie, aby oczyszczanie tak krazka ciernego jak i przedmiotu obrabianego rozpoczynac jednoczesnie w miejscach polozonych na obwodach w jednakowych odstepach od punktu styku krazka z przedmiotem i w kierunkach przeciwnych do kierunków obrotów. W ten sposób zapobiec mozna przenoszeniu zanieczyszczen obnizajacych wspólczynnik tarcia z przedmiotu obrabianego na krazek i odwrotnie. Sposób ten umozliwia poza tym rozpoczecie procesu obróbki tuz za punktem styku swiezo oczysz¬ czonych powierzchni przedmiotu obrabianego i krazka ciernego. Dzieki temu zbytecznym staje sie odczekiwanie konca procesu oczyszczania przed przystapieniem do obróbki. Sposób ten pozwala przeprowadzac proces oczyszczania na obrabiarce równiez w tym przypadku, gdy wymagana jest wysoka wydajnosc pracy i robienie dlugich przerw w skrawaniu na oczyszczanie przedmiotu obrabianego byloby niekorzystne. Poniewaz te dwa procesy - oczyszczanie i skrawanie- przebiegaja tutaj nie kolejno po sobie, lecz prawie jednoczesnie, odpada wiec koniecznosc stosowania oddzielnego urzadzenia do oczyszczania.Sposób wedlug wynalazku daje sie zastosowac np. we wszystkich wyzej opisanych maszynach do obróbki zestawów kól kolejowych, jak równiez w innych urzadzeniach. W tym celu nalezy jedynie oczyscic z powlok zmniejszajacych tarcie, np. za pomoca oczyszczarki strumieniowej, te miejsca kól zestawu kolowego, które stykaja sie z krazkami ciernymi maszyny. Po oczyszczeniu wtacza sie zestaw kolowy na odpowiednia obrabiarke znanego typu i dosuwe do niego krazki cierne. Sposób wedlug wynalazku pozwala równiez na nastepujace postepowanie: nieoczyszczony zestaw kolowy wtacza sie na obrabiarke i dosuwa do niego krazki cierne, tym samym wprawiajac go w ruch obrotowy, przy czym jednoczesnie poddaje sie go oczyszczaniu z powlok zmniej¬ szajacych tarcie. Oczywiscie mozliwe jest równiez jednoczesne oczyszczanie krazków ciernych maszyny, np. przez przemywanie ich rozpuszczalnikiem. Oczyszczanie kól zestawu i krazków ciernych, co najmniej w miej¬ scach, na których stykaja sie one ze soba i na których dokonuje sie przenoszenie mocy, moze odbywac sie jednoczesnie podczas gdy zestaw kolowy napedzany jest przez krazki cierne. W takim przypadku po przebyciu krótkich odcinków obwodu, na których odbywa sie oczyszczanie, nastepuje zetkniecie sie swiezo oczyszczo¬ nych, blyszczacych metalicznie powierzchni zestawu kolowego i krazka ciernego i w tym momencie moze rozpoczac sie juz pozadana obróbka wiórowa zestawu, podczys gdy jednoczesnie dalej odbywa sie oczyszczanie reszty obwodu kola. Odczekiwanie zakonczenia procesu oczyszczania nie jest konieczne. Sposób ten jest szczególnie korzystny w przypadku reprofilowania kól metoda frezowania obwodowego. Metoda frezowania obwodowego pozwala na regeneracje profilu kola w ciagu jednego tylko jego obrotu, przy czym obrót kola odbywa sie stosunkowo wolno i trwa stosunkowo dlugo. Równiez oczyszczanie obszaru kola, na którym styka sie ono z krazkami ciernymi, moze byc dokonane w czasie jednego powolnego obrotu, tak ze jednoczesne prowadzenie procesu oczyszczania i obróbki nie stwarza zadnych trudnosci.Równiez przy stosowaniu metod obróbki, które wymagaja wielokrotnych obrotów przedmiotu obrabiane¬ go, korzystne jest oczyszczanie w trakcie procesu obróbki, poniewaz w ten sposób usuwa sie równiez te powloki, które tworzyc sie moga ewentualnie podczas skrawania. Jesli krazki cierne przekazuja ruch obrotowy przedmio¬ towi przeznaczonemu do obróbki, zwlaszcza zestawowi kolowemu, poprzez w ten sposób oczyszczone po¬ wierzchnie, to przenoszone sily wzrastaja, w stosunku do obecnego stanu techniki, wiecej niz dwukrotnie. Dzieki temu osiaga sie odpowiedni wzrost mocy skrawania. Sposób ten pozwala osiagnac wyznaczony cel przy zastoso¬ waniu najprostszych srodków, bez uzycia dodatkowych maszyn. Wymaga on jedynie zastosowania dodatkowego urzadzenia, w które mozna wyposazyc wszystkie znane obrabiarki z metalowymi krazkami ciernymi.Zastrzezen i a patentowe 1. Sposób zwiekszenia sil tarcia przenoszonych miedzy krazkiem ciernym a przedmiotem obrabianym w obrabiarkach, w których przedmiot obrabiany napedzany jest za pomoca co najmniej jednego krazka ciernego, znamienny t y m, ze przed rozpoczeciem procesu obróbki i w jego trakcie oczyszcza sie co najmniej te czesci powierzchni, na których dokonuje sie przenoszenie sil tarcia, usuwajac z nich powloki zmniejszajace tarcie. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przedmiot obrabiany umieszcza sie na obrabiarce i oczyszcza sie jego powierzchnie, podczas gdy krazki cierne maszyny nadaja mu ruch obrotowy. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny t y m, ze oczyszczaniu poddaje sie równiez krazki cierne, a co najmniej te czesc ich powierzchni, na której dokonuje sie przenoszenie sil tarcia, usuwajac powloki zmniej¬ szajace tarcie. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny t y m, ze oczyszczania przedmiotu obrabianego i krazków chritych dokonuje sie jednoczesnie.4 142 638 5. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, ze krazki cierne oczyszcza sie za pomoca odpowiedniego rozpuszczalnika, a przedmiot obrabiany za pomoca strumienia scierniwa. 6. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 3 albo 4 albo 5, z n a ni i e n n y t y m, ze proces oczyszczania krazków ciernych i przedmiotu obrabianego rozpoczyna sie w miejscach polozonych na obwodach, jednakowo oddalo¬ nych od punktu styku, w kierunkach przeciwnych do kierunków obrotu.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 400 zl PL PL PL