PL185437B1 - Narzędzie do obróbki wiórowej powierzchni otworów i zastosowanie narzędzia do obróbki gniazda zaworowego i prowadnicy zaworowej w silniku spalinowym oraz do toczenia poprzecznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie do obróbki wiórowej powierzchni otworów, z co najmniej dwoma wzajemnie przestawnymi narzędziami składowymi.

Znane są narzędzia tego rodzaju, które nazywa się narzędziami wysuwanymi albo wysterowanymi. Wzajemne przestawienie narzędzi składowych można osiągnąć w różny sposób,

185 437 na przykład za pomocą drążka sterującego, zespolonego silnika elektrycznego z lub bez przekładni albo za pomocą środka smarującego lub chłodzącego. W tradycyjnych narzędziach środek smarujący lub chłodzący płynie w zamkniętym obiegu, a więc jest wielokrotnie wykorzystywany. Nie można przy tym wykluczyć przedostania się zanieczyszczeń chłodziwa do narzędzia, co może zakłócić działanie narzędzia albo utrudnić wzajemny ruch obu narzędzi składowych. Narzędzia z drążkiem sterującym albo z zespolonymi silnikami elektrycznymi są skomplikowane i duże, a więc i drogie.

Celem wynalazku jest dostarczenie narzędzia określonego wyżej rodzaju, które nie ma wymienionych powyżej wad, czyli ma prostą budowę i działa niezawodnie.

Narzędzie do obróbki wiórowej powierzchni przedmiotów, w szczególności powierzchni otworów, z co najmniej dwoma wzajemnie przestawnymi narzędziami składowymi, przy czym narzędzie do obróbki powierzchni przedmiotów można wprawiać w ruch obrotowy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jeden przestawny względem tego narzędzia w zasadzie prostopadle do jego osi obrotu element sterujący, a ponadto zawiera współpracujący z elementem sterującym element sprężynujący, korzystnie zawierający sprężynę gazową, do wywierania na element sterujący określonej i regulowanej siły zwrotnej przeciwdziałającej sile odśrodkowej.

Korzystnie, narzędzie zawiera czynnik sterujący, korzystnie olej, do współpracy z elementem sterującym.

Korzystnie, narzędzie ma kanał przepływowy dla czynnika sterującego, zawierający opór hydrauliczny, zwłaszcza dławik.

Korzystnie, w kanale przepływowym dla czynnika sterującego znajduje się zawór zwrotny.

Korzystnie, element sprężynujący styka się bezpośrednio z elementem sterującym lub pomiędzy nimi znajduje się czynnik pośredniczący, korzystnie płyn.

Korzystnie, narzędzie zawiera trzy elementy sterujące.

Korzystnie, narzędzia składowe są przestawne względem siebie wzajemnie za pomocą elementu sterującego.

Korzystnie, narzędzia składowe są przestawne względem siebie wzajemnie za pomocą elementu sterującego za pośrednictwem czynnika pośredniczącego, korzystnie płynu.

Korzystnie, narzędzie zawiera tłoczek współpracujący z elementem sterującym do przemieszczania jednego narzędzia składowego względem drugiego takiego narzędzia.

Korzystnie, tłoczek styka się z jednej strony z napierającym na niego czynnikiem sterującym. ...

Korzystnie, tłoczek styka się z drugiej strony z elementem sprężynującym przeciwdziałającym czynnikowi sterującemu.

Korzystnie, element sterujący jest częścią wstawionego w narzędzie zespołu montażowego.

Korzystnie, element sterujący ma postać korpusu przemieszczającego się pod działaniem siły odśrodkowej.

Przedmiotem wynalazku jest także zastosowanie narzędzia według wynalazku do obróbki gniazda zaworowego i prowadnicy zaworowej w silniku spalinowym oraz do toczenia poprzecznego.

W zasadzie przy obróbce wiórowej powierzchni otworów można stosować narzędzie stałe, które wprowadza się w otwór wirującego przedmiotu obrabianego. W przypadku zaproponowanego tu narzędzia zakłada się, że narzędzie do obróbki powierzchni otworu może być wprawiane w ruch obrotowy. Wyróżnia się ono tym, że zawiera przynajmniej jeden przestawny w zasadzie prostopadle do osi obrotu narzędzia element sterujący, który podczas wirowania narzędzia może przesuwać się pod działaniem siły odśrodkowej. Przy tym możliwe jest przesuwanie elementu sterującego dokładnie promieniowo, to znaczy prostopadle do osi obrotu. Jednak wystarczy, żeby przynajmniej jedna składowa ruchu elementu sterującego przebiegała w zasadzie prostopadle do osi obrotu narzędzia. W wyniku przestawienia elementu sterującego - korzystnie od zadanej granicznej prędkości obrotowej - powstaje ruch względny jednego narzędzia składowego względem drugiego takiego narzędzia. Okazuje się więc, że

185 437 ruch względny obu narzędzi składowych mogą wywołać tylko siły odśrodkowe występujące podczas wirowania narzędzia. Dlatego zaproponowane tu narzędzie ma prostą i niewrażliwą na zakłócenia budowę, ponadto może być efektywnie produkowane.

W przypadku narzędzia zawierającego element sprężynujący, który współpracuje z elementem sterującym, element sprężynujący zaprojektowany jest tak, że wywiera on określoną siłę odwodzenia na element sterujący. Tak więc po zejściu poniżej zadanych obrotów granicznych występuje wzajemne przesunięcie narzędzi składowych w przeciwstawnych kierunkach.

W przypadku narzędzia, w którym element sterujący współpracuje z czynnikiem sterującym i przemieszczenie w obrębie narzędzia powoduje przepływ tego czynnika, na drodze przepływu tego czynnika znajduje się opór hydrauliczny, który umożliwia wyregulowanie równomiernego przepływu. Wpływając na strumień czynnika sterującego można zapewnić równomierny ruch elementu sterującego.

Korzystnie jest ponadto, gdy element sterujący powoduje bezpośrednio przestawienie jednego narzędzia składowego względem drugiego takiego narzędzia. Uzyskuje się wówczas szczególnie prostą konstrukcję, która jest w bardzo małym stopniu narażona na zakłócenia.

Element sterujący może powodować przestawienie jednego narzędzia składowego względem drugiego takiego narzędzia za pośrednictwem czynnika, korzystnie fluidalnego. Element sterujący jest więc częścią obwodu hydraulicznego, który umożliwia względny ruch narzędzi składowych.

Element sterujący może ponadto stanowić część zespołu montażowego wstawionego w narzędzie. Pozwala to zastosować zespoły montażowe o różnej charakterystyce, na przykład wykorzystywać elementy sterujące o różnej wielkości lub masie, dławiki wstawione w obwód hydrauliczny mogą mieć różny opór hydrauliczny i/albo elementy sprężynujące mogą mieć różne siły odwodzenia, a więc można dopasować narzędzie do różnych zastosowań. Pozwala to wykorzystywać efektywnie narzędzia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju wzdłużnym narzędzie w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 2 - przekrój przedstawionego na fig. 1 narzędzia wzdłuż linii II-II, fig. 3 - przekrój wzdłużny narzędzia według następnego przykładu realizacji, fig. 4 i fig. 5 - częściowy widok narzędzia według dwóch następnych przykładów wykonania, w przekroju wzdłużnym, a fig. 6 narzędzie do obróbki gniazda zaworowego i prowadnicy zaworowej w kadłubie silnika spalinowego.

Narzędzie 1 przedstawione na fig. 1 zawiera dwa narzędzia składowe, mianowicie pierwsze narzędzie składowe 3 i umieszczone w jego wnętrzu z możliwością przemieszczania drugie narzędzie składowe 5. Pierwsze narzędzie składowe jest tu wyposażone przykładowo w drążony chwyt stożkowy 7, który służy do umocowania narzędzia 1 na przykład w obrabiarce lub też łączniku pośredniczącym. Narzędzie 1 jest wprawiane w ruch obrotowy przy obróbce powierzchni przedmiotu albo powierzchni otworu. Oś obrotu 9 jest tu zaznaczona linią kreskową. W korpusie 11 pierwszego narzędzia składowego 3 znajduje się na przykład koncentryczne względem osi obrotu 9 pierwsze gniazdo 13, w którym jest umieszczone przesuwnie drugie narzędzie składowe 5. W przedstawionym tu przykładzie wykonania drugie narzędzie składowe 5 przemieszcza się względem pierwszego narzędzia w zasadzie równolegle do osi obrotu 9.

Drugie narzędzie składowe 5 ma na jednym końcu tłoczek 15, który - ewentualnie przy użyciu uszczelnienia - przylega szczelnie do powierzchni wewnętrznej gniazda 13 i ma możliwość przemieszczania w tym gnieździe. W wyniku ruchu tłoczka przemieszcza się drugie narzędzie składowe 5 wykonując ruch postępowy. Na fig. 1 drugie narzędzie składowe 5 lub też tłoczek 15 są przesunięte całkowicie w lewo, a więc drugie narzędzie znajduje się w pozycji wysuniętej. Długość gniazda 13 dobrano tak, że przy ruchu drugiego narzędzia 5 w kierunku przeciwnym do ruchu pierwszego narzędzia składowego 3 - na fig. 1 w prawo swobodny koniec 17 drugiego narzędzia składowego 5 może wchodzić bardziej lub mniej w korpus 11 i nie wystaje już tak daleko poza kontur zewnętrzny pierwszego narzędzia składowego 3. Pozostaje tylko dostosowanie długości drugiego narzędzia składowego 5 do długości gniazda 13, żeby umożliwić wsunięcie drugiego narzędzia składowego 5 na mniejszą lub

185 437 większą głębokość. Można też wyobrazić sobie całkowite wycofanie drugiego narzędzia do wnętrza pierwszego narzędzia tak, że swobodny koniec 17 nie wystaje już poza kontur pierwszego narzędzia składowego 3.

W korpusie 11 jest umieszczony co najmniej jeden element sterujący 19. W tym przykładzie przewidziano dwa diametralnie przeciwległe elementy sterujące 19 i 19', które są umieszczone w przebiegających tu prostopadle do osi obrotu 9 dwóch gniazdach 21 i 21', których wymiary dobrano tak, że elementy sterujące 19 i 19' ukształtowane tu przykładowo cylindrycznie przylegają szczelnie do ukształtowanej tu cylindrycznie powierzchni wewnętrznej gniazd 21 i 21'. Można przewidzieć dodatkowe uszczelki 23 i 23', na przykład pierścienie samouszczelniające o przekroju okrągłym, które są umieszczone na powierzchni zewnętrznej elementów sterujących 19 i 19' i zapewniają optymalne uszczelnienie. Elementy sterujące 19 i 19' są umieszczone przesuwnie w gniazdach 21 i 21'. Podczas wirowania narzędzia 1 elementy sterujące 19, 19' ze względu na ich ciężar własny lub ich masę są wypierane na zewnątrz siłą odśrodkową. Tak więc ślizgają się one w gniazdach 21, 21' w kierunku na zewnątrz, aż zetkną się z zamykającymi te gniazda pokrywkami 25, 25' albo innymi ogranicznikami.

Gniazda 21, 21' są napełnione czynnikiem fluidalnym, w szczególności olejem hydraulicznym, który podczas przemieszczania się elementów sterujących 19, 19' jest wypierany ze strefy gniazda 21, 21' nad elementem sterującym 19, 19' przez odpowiedni, zaznaczony linią kreskową na fig. 1 kanał łączący 27, 27'. Kanał ten łączy strefę gniazda 21,21' nad elementami sterującymi 19, 19' z gniazdem 13. Olej hydrauliczny wypierany elementami sterującymi 19, 19' dostaje się więc do gniazda 13. Wskutek nadciśnienia wywoływanego elementami sterującymi następuje przemieszczenie tłoczka 15, a więc i drugiego narzędzia składowego 5. Kanał łączący 27 uchodzi do położonej na prawo od tłoczka 15 części gniazda 13, a więc tłoczek 15 i drugie narzędzie 5 przemieszcza się w lewo przy odpowiednim nadciśnieniu.

Tak więc czynnik wypierany elementami sterującymi 19, 19' spełnia tu rolę czynnika sterującego, który przy odpowiednim nadciśnieniu powoduje wysunięcie drugiego narzędzia składowego 5 względem pierwszego narzędzia składowego 3. Czynnik sterujący jest zamknięty całkowicie we wnętrzu narzędzia 1 i nie styka się z innymi mediami wykorzystywanymi podczas pracy narzędzia. Tak więc czynnik sterujący jest oddzielony od chłodziwa i środków smarowych, a zanieczyszczenia znajdujące się ewentualnie w tych mediach nie zakłócają działania elementów sterujących. Uzyskuje się więc wysoka niezawodność działania.

W korpusie 11 pierwszego narzędzia składowego 3 znajduje się jeszcze połączona przepływowo z gniazdem 13 komora wyrównawcza 29, która jest ukształtowana na przykład jako przelotowa komora pierścieniowa albo zawiera poszczególne sekcje. Połączenie przepływowe 31 między komorą wyrównawczą 29 i gniazdem 13 przejmuje czynnik wypierany z części gniazda 13 po lewej stronie tłoczka 15. Do komory wyrównawczej 29 może być wprowadzany na przykład czynnik gazowy, który podczas ruchu tłoczka 15 w lewo jest wypierany poprzez połączenie przepływowe 31 do komory 29 i jest tam sprężany.

Sprężony czynnik spełnia więc rolę elementu sprężynującego, który wywiera określoną siłę odwodzenia na tłoczek 15 i może napierać na niego w prawo w kierunku przeciwnym do wysuwu. Dzięki hydraulicznemu sprzężeniu tłoczka 15 z elementami sterującymi 19 i 19' siła odwodzenia elementu sprężynującego, czyli gazu sprężonego w komorze wyrównawczej 29, działa również na elementy sterujące 19, 19'. Siła odwodzenia wypiera tłoczek 15 wprawo i powoduje nadciśnienie w części gniazda 13 z prawej strony tłoczka 15. Kanał łączący 27 przenosi to ciśnienie na górną stronę elementów sterujących 19, 19', tak że elementy te są wypierane promieniowo do wewnątrz w kierunku osi obrotu 9.

Gaz w komorze wyrównawczej 29 może mieć określone nadciśnienie, a więc na element sterujący lub elementy sterujące działa określona siła odwodzenia. W tym przypadku elementy te mogą przemieszczać się na zewnątrz dopiero od zadanej granicznej prędkości obrotowej narzędzia 1 wypierając czynnik znajdujący się nad elementami sterującymi 19, 19' przez kanał łączący 27 do prawej części gniazda 13.

Wolna strefa 33 albo 33', znajdująca się poniżej elementów sterujących 19, 19' może być napełniona gazem, który może łączyć się z atmosferą poprzez odpowiedni przewód wy6

185 437 posażony korzystnie w urządzenie filtrujące. Zapewnione jest przynajmniej to, że w strefie między osią obrotu 9 i dolną stroną elementów sterujących 19, 19' nie ma tak wysokiego nadciśnienia, żeby nastąpiło wysunięcie drugiego narzędzia obrotowego 5 bez wirowania narzędzia 1.

Na fig. 2 widać, że kanał łączący 27 ma dwa kanały cząstkowe 27a i 27b albo 27'a i 27'b, które są połączone przepływowo z usytuowaną promieniowo na zewnątrz częścią gniazda 21 lub 21' i gniazdem 13.

W przedstawionym tu przykładzie wykonania pierwszy kanał cząstkowy 27a lub 27'a jest wyposażony w ukształtowany w postaci dławika 35 lub 35' opór hydrauliczny, a kanał cząstkowy 27b, 27'b - w zawór zwrotny 37 lub 37'. Ukształtowanie takie pozwala wpływać na strumień czynnika sterującego przepływającego podczas ruchu elementów sterujących 19, 19' między gniazdem 21, 21' i gniazdem 13. Przewidziano korzystnie, że podczas przepływu czynnika sterującego z gniazd 21, 21' do gniazda 13 działa dławik 35, 35', dzięki czemu uzyskuje się równomierny przepływ czynnika albo równomierny wysuw drugiego narzędzia składowego 5 względem pierwszego narzędzia składowego 3, natomiast przy ruchu w kierunku przeciwnym zawór zwrotny, zamknięty w pierwszym przypadku, zapewnia swobodny odpływ czynnika z pierwszego gniazda do gniazd 21,21'. Ten swobodny odpływ umożliwia niezakłócony i szybki ruch wsteczny drugiego narzędzia składowego 5.

Podczas wysuwu drugiego narzędzia składowego 5, jak wspomniano wyżej, tłoczek 15 przemieszcza się w lewo pod ciśnieniem czynnika sterującego albo ciśnieniem panującym w prawej części gniazda 13, tak że czynnik znajdujący się z lewej strony tłoczka 15 jest wypierany do komory wyrównawczej 29. Następuje tu sprężanie gazowego czynnika i wzrost nadciśnienia albo siły odwodzenia. Wysuw drugiego narzędzia składowego 5 jest równomierny, ponieważ przy promieniowym wysuwie elementów sterujących 19, 19' narastają siły odśrodkowe wskutek rosnącej odległości od osi obrotu 9. Większe siły wypierające coraz mocniej na zewnątrz elementy sterujące 19, 19' powodują również wzrost ciśnienia powyżej elementów sterujących 19, 19' w gniazdach 21, 21' a więc i w gnieździe 13, co wywołuje większą siłę w kierunku wysuwu drugiego narzędzia składowego 5.

Figura 2 ukazuje, że kanał łączący 27 albo kanały cząstkowe 27a, 27b, 27'a, 27'b można zrealizować w postaci otworów w korpusie 11 pierwszego narzędzia składowego 3 i że również dławiki 35, 35' oraz zawory zwrotne 37, 37' można wprowadzić w odpowiednie otwory, które przecinają otwory kanałów cząstkowych. Znany jest od niedawna sposób realizacji kanału łączącego 27, a więc nie trzeba tu bliżej tego wyjaśniać. Istotne jest tylko to, że górna albo promieniowo zewnętrzna część gniazd 21 i 21' jest połączona przepływowo z gniazdem 13, tak że przy wsuwaniu i wysuwaniu elementów sterujących 19, 19' czynnik sterujący może przepływać z jednej strony od gniazd 21 i 21' do gniazda 13 i z drugiej strony w kierunku przeciwnym.

W przedstawionej tu postaci wykonania dławiki 35, 35' i zawory zwrotne 37, 37' są umieszczone w otworach, które przecinają powierzchnię obwodową 39 narzędzia 1 albo pierwszego narzędzia składowego 3, co oznacza, że te wbudowane elementy są dostępne z zewnątrz. Można więc ukształtować różnie dławiki i regulować opór hydrauliczny. Można też wyobrazić sobie takie ukształtowanie zaworów zwrotnych, że otwierają się one i zamykają przy różnych wartościach ciśnienia, czyli można dostosować narzędzie 1 do różnych przypadków zastosowań.

Figura 3 ukazuje przykład odmiennego wykonania narzędzia 10, które ma budowę w zasadzie identyczną jak na fig. 1. Takie same części oznaczono identycznymi odnośnikami, tak że można ewentualnie wskazać na opis do fig. 1.

Różnica w budowie dotyczy tylko komory wyrównawczej 29'. Przekrój wzdłużny narzędzia 10 zaprojektowano tu tak, że poniżej osi obrotu 9 przebiega on w innej płaszczyźnie niż powyżej tej osi. Można zauważyć, że także w narzędziu 10 istnieją dwa naprzeciwległe elementy sterujące 19 i 19', jak to objaśniono na podstawie fig. 1. Komorę wyrównawczą 29' przewidziano tu przemieszczoną względem płaszczyzny usytuowania elementów sterujących 19 i 19', przy czym komora ta zawiera tu dwie sekcje 29'a i 29'b. Jedna z tych sekcji, tu lewa sekcja 29'a, jest połączona połączeniem przepływowym 31 z częścią gniazda 13 z lewej strony

185 437 tłoczka 15. Jeżeli więc tłoczek 15 albo drugie narzędzie składowe 5 przemieszcza się w lewo pod wpływem powodowanego siłami odśrodkowymi nadciśnienia w prawej części gniazda 13, to tłoczek 15 wypiera czynnik z jego lewej strony przez połączenie przepływowe 31 do lewej sekcji 29'a komory wyrównawczej 29'. Można również tu przewidzieć, że w lewej sekcji 29'a istnieje czynnik gazowy działający jako element sprężynujący. Jednak korzystna jest odmiana wykonania, w której w lewej sekcji 29' a przewidziany jest czynnik fluidalny, przykładowo olej hydrauliczny, ponieważ można łatwiej usunąć problemy z uszczelnieniem tłoczka 15 niż w przypadku czynnika gazowego. Żeby umożliwić ruch tłoczka 15 w lewo, w takim ukształtowaniu, a więc z użyciem czynnika fluidalnego, przewidziano w prawej sekcji 29'b komory wyrównawczej ładunek gazu działający jak element sprężynujący, który przy ruchu tłoczka 15 w lewo ulega sprężeniu pod naporem przenikającego do komory wyrównawczej 29' czynnika. Lewa sekcja 29'a jest tu oddzielona tłoczkiem 41 od prawej sekcji 29'b. Tłoczek ten może być też częścią tradycyjnej sprężyny gazowej zawierającej ładunek gazu, który jest sprężany czynnikiem wypieranym tłoczkiem 15. Komorą wyrównawcza 29' ma tu kształt cylindryczny. Jej oś środkowa 43 przebiega w zasadzie równolegle do osi obrotu 9. Narzędzie 10 - jak narzędzie 1 - może być wyposażone w zdejmowaną pokrywkę 45, co pozwala wymienić sprężynę gazową.

Przedstawiony na fig. 3 przykład wykonania wyróżnia się tym, że tłoczek 15 może znajdować się pod naporem z obu stron czynnika płynnego, w szczególności oleju hydraulicznego, przy czym czynnik sterujący z prawej strony tłoczka współpracuje poprzez kanał łączący 27 z gniazdami 21, 21', a więc i z elementami sterującymi 19, 19', natomiast olej z lewej strony tłoczka 15 współpracuje z elementem sprężynującym albo sprężyną gazową, która wywiera siłę zwrotną na tłoczek 15 i na elementy sterujące 19, 19'.

Figura 4 ukazuje fragment następnego przykładu realizacji narzędzia 100 z pierwszym narzędziem składowym 3 i drugim przemieszczanym względem niego narzędziem składowym 5. Narzędzie 100 ma chwyt stożkowy 7, jak to objaśniono na podstawie fig. 1, który służy do zamocowania i napędu narzędzia.

Drugie narzędzie składowe 5 podczas wirowania pierwszego narzędzia składowego 3 może przemieszczać się w zasadzie w kierunku promieniowym, to znaczy prostopadle do osi obrotu 9. Przynajmniej jedna składowa ruchu narzędzia przebiega w kierunku promieniowym. Takie narzędzie składowe można wykorzystać na przykład do robienia rowków w powierzchniach otworów ale także do toczenia poprzecznego.

Narzędzie 100 ma element sterujący 119, który jest osadzony ruchomo w gnieździe 121 przebiegającym prostopadle do osi obrotu 9. Na fig. 4 element sterujący119 znajduje się w swoim promieniowo najbardziej zewnętrznym, czyli w wysuniętym położeniu.

Element sterujący 119 współpracuje z czynnikiem nazywanym również czynnikiem sterującym, tu z olejem hydraulicznym. Znajduje się on w komorze sterującej 147, która zawiera oddzielone od siebie sekcje 147a i 147b. Komora sterująca otacza tu pierścieniowo element sterujący 119 i jest podzielona wychodzącym od elementu 119 odsądzeniem pierścieniowym 149 na dwie sekcje 147a i 147b, które są połączone hydraulicznie ze sobą. Kanał łączący 127 między dwiema sekcjami 147a i 147b ma pierwszy kanał cząstkowy 127a, w którym przewidziany jest dławik 135 działający jako opór hydrauliczny, oraz kanał cząstkowy 127b, w którym znajduje się zawór zwrotny 137. Komora sterująca 147 jest ukształtowana tak, że przy ruchu elementu 119 promieniowo na zewnątrz czynnik sterujący jest wypierany z promieniowo zewnętrznej sekcji 147a komory 147 poprzez kanał łączący 127 do sekcji 147b usytuowanej promieniowo dalej do wewnątrz. Na przepływ czynnika sterującego działa dławik L35 i zawór zwrotny 137 tak, że pod wpływem dławika promieniowy wysuw elementu sterującego 119 jest wyhamowany i staje się równomierny. Natomiast wsuwanie elementu sterującego 119 może odbywać się bez oporu dławika, ponieważ otwiera się wtedy zawór zwrotny 147 i nie ma praktycznie przeszkód w odpływie czynnika sterującego z sekcji 147 do sekcji 147a komory sterującej 147.

Element sterujący 119 współpracuje z odwodzącym go elementem sprężynującym 151, który wspiera się z jednej strony na ustalonej względem elementu sterującego 119 oporze 153 i z drugiej strony na oporze utworzonej przez pokrywę zamykającą 155 elementu sterującego 119.

185 437

Element sprężynujący 151 jest tu umieszczony wewnątrz elementu 119 i na fig. 4 jest on tylko przykładowo naszkicowany jako sprężyna śrubowa. Również tu można wykorzystać tradycyjną sprężynę gazową. Wywołuje ona siłę odwodzącą przeciwstawiającą się wysuwowi elementu sterującego 119 i wciskaj ącą go w pozycję wsuniętą. Siła odwodzenia elementu sprężynującego 151 podczas ruchu zwrotnego elementu 119 wypiera czynnik sterujący z sekcji 147b przez zawór zwrotny 137 do sekcji 147a komory sterującej 147.

W pokazanym na fig. 4 przykładzie realizacji element sterujący 119 rozpościera się ponad oś obrotu 9 narzędzia 100, przy czym jest zapewnione, że zaznaczony tu środek ciężkości S elementu 119 jest usytuowany w odstępie od tej osi, tu powyżej tej osi obrotu. Tak więc po rozpoczęciu wirowania narzędzia 100 siły odśrodkowe działają na element sterujący 119 powodując wreszcie promieniowe wysunięcie na zewnątrz elementu 119 w kierunku przeciwnym do działania elementu sprężynującego 115.

Element sterujący 119 jest opasany wewnętrzną tuleją 157, która stanowi tu dolne ograniczenie komory sterującej 147 i która jest otoczona zewnętrzną drugą tuleją 159, która stanowi zewnętrzne ograniczenie komory 147. Na fig. 4 u góry z zewnętrzną tuleją 159 łączy się pierścień zamykający 161, który ogranicza od góry komorę sterującą 147 i który może być też częścią tulei 159. W pokazanym tu przykładzie wykonania kanał łączący 127 jest zrealizowany jako kanał w zewnętrznej tulei 159. Ale można też umieścić kanał 127 oraz zawór zwrotny i dławiki we wnętrzu lub w korpusie elementu sterującego 119, co pozwala korzystnie uzyskać bardzo zwartą konstrukcję.

Pierścień zamykający 161 przylega szczelnie do elementu sterującego 119 i jest ukształtowany tak, że możliwy jest ruch elementu sterującego 119 względem tego pierścienia i względem zewnętrznej tulei 159. Poza tym element sterujący 119 jest osadzony przesuwnie względem wewnętrznej tulei 157.

Tuleje i pierścień zamykający są tak ukształtowane, że mieszczą element sterujący 119 tworząc zespół montażowy 163, który jako całość można wstawić w korpus 11 narzędzia 100, co ułatwia wymianę tego zespołu montażowego. Taki zespół montażowy 163 można wstawić w istniejące narzędzia jako w pełni funkcjonalną, oddzielną, wkładkę, tak że narzędzia takie mają sterowane siłą odśrodkową narzędzie składowe.

Poza tym zespół montażowy 163 albo element sterujący 119 może być tak mały, że inaczej niż na fig. 4 - nie rozciąga się poza oś obrotu 9.

W przedstawionym tu przykładzie wykonania przewidziano drugie narzędzie składowe 5 w promieniowo zewnętrznej strefie elementu sterującego 119, co oznacza, że drugie narzędzie składowe 5 jest umieszczone bezpośrednio na elemencie sterującym 119.

Dzięki sprzężeniu drugiego narzędzia składowego 5 z elementem sterującym 119 możliwe jest przemieszczanie drugiego narzędzia 5 względem pierwszego narzędzia składowego 3. Przemieszczanie lub ruch względny obu narzędzi składowych odbywa się w zależności od prędkości obrotowej narzędzia 100 i od sił odśrodkowych działających na element sterujący 119, przy czym na występujący przy przemieszczaniu elementu 119 przepływ czynnika sterującego w kanale łączącym 127 można wpływać poprzez dławik 135 i zawór zwrotny 137, co powoduje oddziaływanie na ruch względny drugiego narzędzia składowego 5. To ostatnie pod wpływem dławika 135 wykonuje określony ruch wysuwu, korzystnie równomierny, powolny ruch względny. Po zredukowaniu obrotów narzędzia następuje szybki ruch do wewnątrz pod działaniem elementu sprężynującego 151 i dzięki zaworowi zwrotnemu 137.

Figura 5 ukazuje z kolei część narzędzia 100, które jest zbudowane w zasadzie tak, jak to ukazano na fig. 4. Dlatego identyczne części oznaczono jednakowymi odnośnikami. Ponadto wskazuje się też na opis dotyczący fig. 4.

Narzędzie 100 ma pierwsze narzędzie składowe 3 i drugie narzędzie składowe 5, które jest połączone trwale z elementem sterującym 119. Element ten przesuwa się na zewnątrz podczas wirowania narzędzia 1 - korzystnie od określonych obrotów granicznych, w związku z czym czynnik sterujący, mianowicie olej hydrauliczny, jest tłoczony z pierwszej sekcji 147a kanałem 127 do drugiej sekcji 147b komory sterującej 147. Po zredukowaniu obrotów element sprężynujący 151' przestawia zwrotnie element sterującyl 19 albo odwodzi w kierunku osi obrotu 9.

185 437

Jak ukazano na fig. 5, element sterujący 119 i drugie narzędzie składowe 5 znajdują się w promieniowo zewnętrznej, czyli wysuniętej pozycji.

Element sprężynujący 151 ma tłoczek 165, który jest zamocowany na przeciwległym do drugiego narzędzia 5 końcu elementu sterującego 119 i wywołuje siłę wsteczną przeciwdziałającą sile odśrodkowej. Tłoczek ten współpracuje z ładunkiem gazu 167 zawartym między tłoczkiem i ścianką zamykającą 169 wychodzącą z pierwszej tulei 157 i usytuowaną między tłoczkiem 165 i elementem sterującym 119. W odpowiedni sposób, na przykład poprzez uszczelnienie 171, zapewnione jest szczelne ograniczenie ładunku gazu 167. Sprężony ładunek gazu 167 wypiera tłoczek 165 od osi obrotu 9. Ponieważ tłoczek 165 jest połączony łącznikiem 173 z elementem sterującym 119, więc pociąga ten element 119 w tym samym kierunku, tak że drugie narzędzie składowe 5 przesuwa się na elemencie sterującym 119 ku osi obrotu 9. Element sprężynujący 151 wytwarza więc siłę wsteczną przeciwdziałającą sile odśrodkowej występującej podczas wirowania narzędzia 100. Siła wsteczna jest tak dobrana, że od określonych obrotów granicznych siła odśrodkowa działająca na element 119 jest większa niż siła wsteczna, tak że następuje przemieszczenie promieniowo na zewnątrz odległego od osi obrotu 9 środka ciężkości S elementu sterującego 119. W efekcie również połączone trwale z elementem 119 drugie narzędzie składowe 5 przemieszcza się względem pierwszego narzędzia składowego 3 w kierunku promieniowym.

Również w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5 znajdują się tuleje 157 i 159, które otaczają element sterujący 119 i tworzą wraz z pierścieniem zamykającym 161 zespół montażowy 163, który można wymieniać w razie potrzeby. Poza tym możliwe jest wyposażenie zespołów montażowych w różnie ukształtowane opory hydrauliczne lub dławiki 135, żeby wpływać na ruch, w szczególności wysuwanie drugiego narzędzia składowego 5. Można też zastosować elementy sterujące 119 o różnej masie, co pozwala dostosować siły działające na zewnątrz podczas wirowania narzędzia 100 do różnych przypadków zastosowań tego narzędzia. Poza tym można ukształtować tak mały zespół montażowy 163, że nie wychodzi on poza oś obrotu 9.

W pokazanym na fig. 5 przykładzie wykonania kanał łączący 127 z kanałami cząstkowymi 127a i 127b jest umieszczony wraz z zaworem zwrotnym 137 i dławikiem 135 w tulei 159. Ale również tu - jak objaśniono na podstawie fig. 4 - możliwe jest przemieszczenie do korpusu' elementu sterującego 119, tak że uzyskuje się bardzo zwartą konstrukcję albo zespół montażowy 163.

Z fig. 5 wynika, że element sprężynujący 151 może być zrealizowany jako sprężyna gazowa, która zawiera sprężony ładunek gazu 167. Sprężyna gazowa jest umieszczona pod zdejmowaną pokrywką 175, to znaczy jest ona dostępna również po zamontowaniu zespołu montażowego 163. Pozwala to regulować ciśnienie ładunku gazowego 167 poprzez odpowiednie, znane urządzenia zaworowe i ewentualnie zwiększać wielkość ładunku celem podwyższenia potrzebnego ciśnienia gazu.

Reasumując można stwierdzić, że w przypadku narzędzia objaśnionego na podstawie fig. 1 do fig. 3 dzięki wykorzystaniu sił odśrodkowych występujących podczas wirowania narzędzia następuje w zasadzie w kierunku osi obrotu 9 osiowe przemieszczenie albo ruch względny obu narzędzi składowych 3 i 5. Natomiast w przypadku narzędzi 100 przedstawionych na fig. 4 i fig. 5 przewidziano, że wskutek sił odśrodkowych występujących podczas wirowania narzędzia mamy promieniowe przemieszczenie drugiego narzędzia składowego 5 względem pierwszego narzędzia składowego 3.

Rozpatrując fig. 1 do fig. 5 daje się łatwo zauważyć, że w obrębie pojedynczego narzędzia można zrealizować zarówno przemieszczenie osiowe jak też promieniowy ruch względny narzędzi składowych. Ponadto można sobie wyobrazić wykorzystanie promieniowego przemieszczenia elementu sterującego, na którym jest zamocowane narzędzie składowe (patrz fig. 4 i fig. 5), do przemieszczenia następnego narzędzia składowego w kierunku osiowym. Tak więc możliwe jest na przykład połączenie promieniowo zewnętrznej sekcji 147a komory sterującej poprzez kanał przepływowy z gniazdem 13, jak to objaśniono na podstawie fig. 1 do fig. 3. Wówczas podczas ruchu elementu sterującego 119 promieniowo na zewnątrz czynnik sterujący jest wypierany z promieniowo zewnętrznej sekcji 147a i przepływa kanałem

185 437 łączącym do gniazda 13 powodując osiowe przemieszczenie drugiego narzędzia składowego, które objaśniono na podstawie fig. 1 do fig. 3.

Wielkość osiowego przemieszczenia narzędzia składowego może być określona przez objętość czynnika wypieranego przez element sterujący, a więc na przykład przez różnicę zewnętrznej średnicy odsadzenia pierścieniowego 149 i zewnętrznej średnicy elementu sterującego 119 oraz przez średnicę gniazda 13. W razie dużej objętości wypieranego czynnika sterującego i przy stosunkowo małej średnicy gniazda 13 powstaje stosunkowo duże przemieszczenie osiowe narzędzia składowego 5 objaśnionego na podstawie fig. 1 do fig. 3 narzędzia 1 lub 10.

Z opisanej dotąd zasady działania narzędzia mającego dwa narzędzia składowe wynika, że oprócz osiowego przemieszczenia, objaśnionego na podstawie fig. 1 do fig. 3, możliwe jest równocześnie przemieszczenie narzędzia składowego pod dowolnym kątem do osi obrotu 9 narzędzia 1 lub 10. Za pomocą czynnika sterującego wypieranego przez element sterujący jest też możliwe wysuwanie kilku narzędzi składowych w różnych kierunkach.

We wszystkich przypadkach zapewniony jest taki wpływ na ruch względny narzędzia składowego/narzędzi składowych w jednym kierunku za pomocą oporu hydraulicznego albo dławika, że powstaje możliwie równomierny posuw, natomiast odwodzenie w kierunku przeciwnym może następować stosunkowo szybko dzięki zaworowi zwrotnemu, przy czym odpowiednie siły zwrotne wytwarza tu właściwy element sprężynujący.

Dla działania narzędzia nie ma znaczenia, czy element sterujący powoduje bezpośrednio przemieszczenie drugiego narzędzia składowego, jak to objaśnia się na podstawie fig. 4 i fig. 5, czy - jak przedstawiono na fig. 1 do fig. 3 - pośredniczy w tym czynnik sterujący, który przenosi wynikający z siły odśrodkowej ruch elementu sterującego na tłoczek, który wywołuje ruch względny drugiego, sterowanego siłą odśrodkową narzędzia składowego 5.

Siły zwrotne mogą działać bezpośrednio na element sterujący albo mogą być przenoszone z tłoczka na element sterujący poprzez mechaniczne lub, jak objaśniono na podstawie fig. 1 do fig. 3, hydrauliczne sprzężenie.

Dobierając masę elementu sterującego albo położenie jej środka ciężkości względem osi obrotu narzędzia można tak regulować siły odśrodkowe występujące podczas obrotu narzędzia, że można wyznaczać przekazywane przez element sterujący siły do przemieszczenia elementu składowego narzędzia. Element sterujący współpracuje z elementem sprężynującym, który wywiera pośrednio lub bezpośrednio siłę zwrotną na element sterujący, a więc można określić obroty graniczne, których przekroczenie inicjuje ruch względny elementu sterującego i przynależnego narzędzia składowego. Stosunkowo łatwo można uprzednio wyznaczyć tę graniczną prędkość obrotową. Można ją nawet różnicować przy danych narzędziach, na przykład wykorzystując sprężyny gazowe, których ciśnienie można regulować z zewnątrz.

Dla wszystkich przykładów realizacji wspólne jest to, że element sterujący może być przestawiany tylko pod działaniem sił odśrodkowych, co powoduje wywoływany siłami odśrodkowymi ruch względny obu narzędzi składowych 3 i 5 albo sterowanie silą odśrodkową drugiego narzędzia składowego 5. Tak więc można budować efektywnie bardzo proste narzędzia.

Względny ruch narzędzi składowych można wykorzystać w różnych zastosowaniach. Tak więc oba narzędzia składowe nie muszą służyć do obróbki wiórowej. Można sobie wyobrazić, że jedno z narzędzi składowych prowadzi tylko narzędzie względem przedmiotu obrabianego albo służy do zamocowania drugiego narzędzia składowego.

Narzędzie takie sprawdziło się w szczególności w związku z obróbką gniazd i prowadnic zaworowych w silniku spalinowym. Narzędzie tego rodzaju przedstawiono na fig. 6, gdzie ukazano narzędzie 1 objaśnione szczegółowo na podstawie fig. 1 i fig. 2. Identyczne części mają takie same odnośniki i ewentualnie wskazuje się na opis dotyczący fig. 1 i fig. 2. Na pierwszym narzędziu składowym 3 narzędzia 1 jest osadzone znane w zasadzie narzędzie specjalne 200, a więc niżej objaśnia się tylko zasadnicze elementy i funkcje. Narzędzie specjalne ma pierwszy, połączony trwale z pierwszym narzędziem składowym 3 człon 201, który może być wprawiony w ruch obrotowy z pierwszym narzędziem składowym 3 i na swojej powierzchni obwodowej 203 jest wyposażone w przynajmniej jedną płytkę skrawającą 205, która posiada skierowane w lewo ostrze 207 ustawione pod pewnym kątem do osi obrotu 9 i służące do obróbki gniazda zaworowego.

185 437

Wewnątrz członu narzędziowego 201 znajduje się ułożyskowany przestawnie w kierunku osi obrotu 9 człon narzędziowy 209, którym jest znany przecinak zaworowy albo rozwiertak. Człon narzędziowy 209 jest sprzężony z narysowanym linią kreskową drugim narzędziem składowym 5 tak, że przy przemieszczaniu drugiego narzędzia składowego 5 następuje przemieszczenie członu narzędziowego 209. Człon ten na swojej powierzchni obwodowej ma tu płytkę nożową211, która służy do obróbki prowadnicy zaworowej. Możliwe jest wyposażenie członów narzędziowych 201 i 209 wjedną lub kilka prowadnic, żeby zapewnić jakość i dokładność wymiarową obrabianych powierzchni.

Na fig. 6 zaznaczono linią kreskową strefę prowadnicy zaworowej 213 i gniazda zaworowego 215.

Podobnie jak na fig. 1, gdzie przedstawiono narzędzie składowe 5 w pozycji wysuniętej względem narzędzia składowego 3, również tu człon narzędziowy 209 jest wysunięty względem członu 201 narzędzia specjalnego 200.

Z objaśnień do fig. 6 widać wyraźnie, że opisane tu narzędzie specjalne 200 można łatwo zespolić w układzie kombinowanym z narzędziem 10, które opisano bliżej na podstawie fig. 3.

Znane jest w zasadzie działanie tego specjalnego narzędzia 200, które służy do obróbki gniazd i prowadnic zaworowych w silniku spalinowym. Dlatego na temat działania tego narzędzia i przedstawionego na podstawie fig. 1 do fig. 3 narzędzia 1 lub 10 można jeszcze dodać co następuje.

Podczas obróbki gniazda zaworowego narzędzie 1 oraz narzędzie specjalne 200 obracają się z pierwszą prędkością która może wynosić przykładowo 1000 obr./min. Siły odśrodkowe działające przy tych obrotach na elementy sterujące 19 i 19' nie wystarczają do wytworzenia tak dużego ciśnienia w gnieździe 13, żeby nastąpiło przesunięcie tłoczka 15 w lewo. Siły odwodzenia działające na tłoczek 15 są więc tak duże, że drugie narzędzie składowe 5 i człon narzędziowy 209 znajdują się w swojej cofniętej pozycji. Tak więc tłoczek 15 - inaczej niż na fig. 1 i fig. 3 - jest przemieszczony całkowicie w prawo, tak że drugie narzędzie składowe 5 i człon narzędziowy 209 znajdują się w swojej wciągniętej pozycji.

Po zakończeniu obróbki gniazda zaworowego 215 następuje pewne wycofanie narzędzia 1, tak że obrobione gniazdo zaworowe nie styka się już z pierwszym członem narzędziowym 201 albo ostrzem 207. Teraz następuje znaczne zwiększenie obrotów narzędzia, na przykład do 4000 - 5000 obr./min. Przy takich obrotach działają na elementy sterujące 19, 19' tak duże siły odśrodkowe, że tłoczek 15 przemieszcza się w lewo pokonując ciśnienie istniejące w komorze wyrównawczej 29 lub 29', w wyniku czego drugie narzędzie składowe 5 a więc i człon narzędziowy 209 wykonuje ruch względem pierwszego narzędzia składowego i przechodzi w swoją pozycję wysuniętą. Dzięki ruchowi względnemu drugiego narzędzia składowego 5 przecinak zaworowy albo człon narzędziowy 209 wchodzi w otwór służący do prowadzenia zaworu, przy czym powierzchnia otworu jest obrabiana na prowadnicę zaworową 213. Opisane wyżej na podstawie fig. 1 do fig. 3 dławiki zapewniają równomierny posuw. Po zakończeniu obróbki prowadnicy zaworowej następuje znaczne zmniejszenie obrotów narzędzia, tak że siły zwrotne cofają tłoczek 15 i elementy sterujące 19 i 19', a więc cofa się również drugie narzędzie składowe 5 lub człon narzędziowy 209 wychodząc z prowadnicy zaworowej. Dzięki zastosowaniu zaworów zwrotnych ruch odwodzenia odbywa się znacznie szybciej niż posuw podczas obróbki powierzchni prowadnicy zaworowej.

Z wyjaśnień dotyczących narzędzia specjalnego wynika, że opisane na podstawie fig. 1 do fig. 3 narzędzie 1 lub 10 można zespolić w układzie kombinowanym z tradycyjnymi narzędziami. Istotne jest, że w prosty sposób można zrealizować osiowe przemieszczenie jednego narzędzia składowego względem drugiego takiego narzędzia, przy czym do wytworzenia ruchu względnego wykorzystuje się tylko siły odśrodkowe. Nie potrzeba więc dodatkowych elementów sterujących, na przykład tak zwanych drążków sterujących lub zespolonych z narzędziem silników, żeby realizować ruch względny. Dlatego narzędzie ulega bardzo małemu zużyciu i jest mało podatne na uszkodzenia.

Zestawiając ze sobą różne przesuwy w kierunku osiowym i promieniowym można zrealizować bardzo różne narzędzia, przy czym można też wykorzystać elementy sterujące wy12

185 437 wołujące zarówno promieniowy jak i osiowy ruch względny. Mogą być też realizowane ruchy względne pod dowolnymi kątami do osi obrotu narzędzi.

Ze sposobu działania elementów sterujących widać wyraźnie, że można dostosować ilość elementów sterujących do danego zastosowania. Żeby ułatwić wyważenie narzędzi, stosuje się korzystnie trzy elementy sterujące osadzone w równomiernym odstępie na obwodzie kadłuba narzędzia. Ale jak widać z fig. 1 do fig. 3, można też łatwo wywołać względny ruch narzędzi składowych za pomocą dwóch elementów sterujących, albo, jak ukazują fig. 4 i fig. 5, można zastosować tylko jeden element sterujący do wywołania takiego ruchu względnego.

185 437 σ>

cr>

LD

Fig. 4

185 437

Fig. 5

185 437

185 437

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Narzędzie do obróbki wiórowej powierzchni otworów, z co najmniej dwoma wzajemnie przestawnymi narzędziami składowymi, przy czym narzędzie do obróbki powierzchni przedmiotów można wprawiać w ruch obrotowy, znamienne tym, że zawiera co najmniej jeden przestawny względem tego narzędzia (1, 10, 100) w zasadzie prostopadle do jego osi obrotu element sterujący (19, 119), a ponadto zawiera współpracujący z elementem sterującym element sprężynujący, korzystnie zawierający sprężynę gazową, do wywierania na element sterujący określonej i regulowanej siły zwrotnej przeciwdziałającej sile odśrodkowej.
2. 2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera czynnik sterujący, korzystnie olej, do współpracy z elementem sterującym (19,119).
3. 3. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że ma kanał przepływowy dla czynnika sterującego, zawierający opór hydrauliczny, zwłaszcza dławik (35,135).
4. 4. Narzędzie według zastrz. 3, znamienne tym, że w kanale przepływowym dla czynnika sterującego znajduje się zawór zwrotny (37,137).
5. 5. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że element sprężynujący styka się bezpośrednio z elementem sterującym (19, 119) lub pomiędzy nimi znajduje się czynnik pośredniczący, korzystnie płyn.
6. 6. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera trzy elementy sterujące (19,119).
7. 7. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że narzędzia składowe (3, 5) są przestawne względem siebie wzajemnie za pomocą elementu sterującego (119).
8. 8. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że narzędzia składowe (3, 5) są przestawne względem siebie wzajemnie za pomocą elementu sterującego (119) za pośrednictwem czynnika pośredniczącego, korzystnie płynu.
9. 9. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera tłoczek (15) współpracujący z elementem sterującym (19) do przemieszczania jednego narzędzia składowego (5) względem drugiego takiego narzędzia (3).
10. 10. Narzędzie według zastrz. 9, znamienne tym, że tłoczek (15) styka się z jednej strony z napierającym na niego czynnikiem sterującym.
11. 11. Narzędzie według zastrz. 10, znamienne tym, że tłoczek (15) styka się z drugiej strony z elementem sprężynującym przeciwdziałającym czynnikowi sterującemu.
12. 12. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że element sterujący (119) jest częścią wstawionego w narzędzie zespołu montażowego (163).
13. 13. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że element sterujący (19, 119) ma postać korpusu przemieszczającego się pod działaniem siły odśrodkowej.
14. 14. Zastosowanie narzędzia według jednego z zastrz. 1 do 13 do obróbki gniazda zaworowego (215) prowadnicy zaworowej (213) w silniku spalinowym.
15. 15. Zastosowanie narzędzia według jednego z zastrz. 1 do 13 do toczenia poprzecznego.