PL192153B1 - Głowica do tocznego nagniatania płaszczyzn - Google Patents

Abstract

Głowica do tocznego nagniatania płaszczyzn zawierająca korpus i współosiowy z korpusem pierścień bieżni tocznych elementów nagniatających, rozmieszczonych po okręgu na stronie czołowej głowicy, które to elementy są umieszczone w koszyku, znamienna tym, że pierścień bieżni (4) tocznych elementów nagniatających (5) osadzony jest obrotowo względem korpusu (1), na łożysku promieniowym (3), współosiowym z korpusem (1) i na pierwszym łożysku osiowym (6), współosiowym z korpusem (1), zaś koszyk (7) elementów nagniatających (5) jest połączony sztywno z korpusem (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica do tocznego nagniatania płaszczyzn, zwłaszcza do stosowania na frezarkach pionowych lub wiertarko-frezarkach.

Znane są głowice do tocznego nagniatania płaszczyzn na frezarkach opisane w książce Włodzimierza Przybylskiego pt. „Technologia obróbki skrawaniem” WNT Warszawa 1989 r, str. 376-379. Na frezarkach pionowych i wzdłużnych oraz wiertarko-frezarkach stosuje się, do obróbki dużych powierzchni płyt i prowadnic, głowice kulkowe.

Znana jest głowica ze sztywnym dociskiem, którą mocuje się na stożku korpusu we wrzecionie frezarki. Elementy nagniatające w postaci kulek, podtrzymywane w obracającym się na łożysku tocznym koszyku rozmieszczone są równomiernie na okręgu, na stronie czołowej głowicy. Kulki toczą się po twardej, pierścieniowej bieżni, pod wpływem sił tarcia. Jednocześnie obracają się wokół własnej osi oraz wykonują wskutek posuwu, złożony ruch unoszenia względem przedmiotu. Znana jest głowica ze sprężystym dociskiem, której korpus składa się z części chwytowej i części roboczej w postaci suwliwej tulei, na której czołowej powierzchni umieszczony jest pierścień bieżni elementów tocznych nagniatających w postaci kulek. Tuleja dociskana jest do kulek i przedmiotu obrabianego sprężyną talerzową. Przeniesienie napędu na tuleję odbywa się za pośrednictwem wpustu. Napęd kulek realizowany jest przez siły tarcia pomiędzy bieżnią i kulkami. W znanych głowicach kulki w koszyku osadzone są z luzem, a zatem ich zetknięcie z bieżnią następuje dopiero w czasie pracy głowicy, co jest przyczyną jej hałaśliwej pracy.

W znanych głowicach siłę nagniatania reguluje się za pomocą elementów dociskowych. Rozróżnia się głowice z dociskiem sztywnym oraz z dociskiem sprężystym realizowanym przez sprężynowe układy dociskowe. Stosowane w głowicach sprężynowe układy dociskowe ograniczające sumaryczną siłę nagniatania charakteryzują się małą sztywnością, co obok podatności innych elementów układu obrabiarka-uchwyt-przedmiot-narzędzie, jest powodem powstawania błędów płaskości nagniatanych powierzchni.

Głowica według wynalazku wyróżnia się tym, że pierścień bieżni tocznych elementów nagniatających osadzony jest obrotowo względem korpusu, na łożysku promieniowym, współosiowym z korpusem, i na pierwszym łożysku osiowym, współosiowym z korpusem, zaś koszyk elementów nagniatających jest połączony z korpusem na sztywno. Sztywne połączenie koszyka z korpusem powoduje, że koszyk obraca się razem z korpusem głowicy i napędza elementy nagniatające.

Korzystnie, pierścień wewnętrzny promieniowego łożyska tocznego stanowi tuleja współosiowa z korpusem, zaś pierścień zewnętrzny łożyska stanowi boczna część pierścienia bieżni, który ma kształt położonej poziomo litery „L”, zamkniętej z drugiego końca pierścieniem osłaniającym. Powierzchnia zewnętrzna poziomej części tego pierścienia stanowi bieżnię pierwszego łożyska osiowego, zaś drugi pierścień tego łożyska stanowi płaski pierścień umieszczony nad pierścieniem bieżni.

Koszyk elementów nagniatających jest połączony z tulejkami rozmieszczonymi na okręgu i osadzonymi ruchowo w korpusie tak, że tulejki mogą przemieszczać się równolegle do osi korpusu. Połączenie koszyka z tulejkami jest sztywne, rozłączne -na przykład połączenie gwintowe, albo trwałe, na przykład koszyk z tulejkami może być wykonany jako monolityczna całość, korzystnie ze sprężystego tworzywa sztucznego. W tulejkach są osadzone pierwsze sprężyste elementy dociskowe, których zadaniem jest likwidowanie luzów w łożyskach osiowych głowicy. Koszyk ma drugie elementy sprężyste dociskowe usytuowane od spodu i przylegające do powierzchni elementów nagniatających, których zadaniem jest utrzymywanie elementów nagniatających w stałym kontakcie z bieżnią. Korzystnie, elementy nagniatające mają kształt baryłki, zapewniający optymalną jakość powierzchni obrobionej nagniataniem.

Korzystnie, pierwsze sprężyste elementy dociskowe mają postać sprężyn śrubowych i są osadzone na elementach regulacyjnych zamocowanych rozłącznie w korpusie. Korzystnie, elementy regulacyjne mają postać wkrętów. Korzystnie, drugie sprężyste elementy dociskowe mają postać sprężyn płaskich, przymocowanych od spodu, rozłącznie, do koszyka. Korzystnie, koszyk z drugimi elementami dociskowymi stanowi monolityczną całość, wykonaną ze sprężystego tworzywa sztucznego. Głowica może być wyposażona w urządzenie umożliwiające pomiar siły nagniatania, umożliwiające sterowanie parametrami procesu nagniatania. Korzystnie, głowica ma pierścień pośredni, zamocowany obrotowo względem korpusu na łożysku promieniowym i na drugim łożysku osiowym, w którym to pierścieniu umieszczone są czujniki pomiaru siły nagniatania. Na obwodzie pierścienia pośredniego i płaskich pierścieni łożysk osiowych wykonane są równolegle do osi głowicy jednakowe rowki pod

PL 192 153 B1 element blokujący obroty tego pierścienia, który to element połączony jest korzystnie, z korpusem wrzeciennika obrabiarki. Korzystnie, czujniki pomiaru siły nagniatania są czujnikami o dużej sztywności, korzystnie są to czujniki piezoelektryczne.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wyeliminowanie napędu elementów nagniatających siłami tarcia, zastępując napędem za pośrednictwem koszyka co zapobiega poślizgowi tych elementów wpływającemu niekorzystnie na wyniki obróbki. Stały kontakt elementów nagniatających z bieżnią uzyskany przez dociski sprężyste zapewnia cichą pracę głowic. Rozwiązanie według wynalazku pozwala na pomiar sił nagniatania w czasie pracy głowicy, co pozwala racjonalnie sterować parametrami procesu.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach realizacji i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia głowicę nagniatającą od strony czołowej, w półwidoku i w półprzekroju w płaszczyźnie A-A na fig. 2, fig. 2 przedstawia głowicę nagniatającą w półwidoku i w półprzekroju w płaszczyźnie osiowej, fig. 3 przedstawia odmianę głowicy w półwidoku i w półprzekroju w płaszczyźnie osiowej, fig. 4 przedstawia szczegół konstrukcyjny F z fig. 3, fig. 5 przedstawia zamocowaną głowicę na obrabiarce, w widoku z frontu.

Przykład I

Głowica ma walcowy korpus 1z gniazdem osadczym. Z korpusem 1 połączona jest na wcisk tuleja 2 usytuowana współosiowo. Powierzchnia zewnętrzna tulei 2 stanowi bieżnię dla igiełkowych elementów tocznych pierwszego promieniowego łożyska tocznego 3 prowadzącego pierścień bieżni 4, elementów nagniatających 5. Pierścień 4 jest współosiowy z korpusem 1i ma kształt w przekroju poprzecznym zbliżony do litery L, położonej poziomo, krótszym ramieniem od strony osi. Wewnętrzna i zewnętrzna powierzchnia pierścienia 4 są płaskie. Powierzchnia wewnętrzna pierścienia 4 stanowi bieżnię dla elementów nagniatających 5, rozmieszczonych na okręgu na powierzchni czołowej głowicy, w koszyku 7. Powierzchnia zewnętrzna pierścienia 4 jest bieżnią dla elementów tocznych pierwszego łożyska osiowego 6. Drugą bieżnię tego łożyska 6 stanowi płaski pierścień 16, współosiowy z korpusem 1. Elementami nagniatającymi 5 są rolki o kształcie baryłkowym. Elementy nagniatające są umieszczone w koszyku 7,na który nasadzony jest od zewnętrz pierścień osłaniający 8 zabezpieczający te elementy przed wysunięciem w kierunku promieniowym. Kształt baryłkowy rolek jest korzystny ze względu na uzyskiwaną jakość powierzchni obrabianej nagniataniem. Koszyk 7 jest sztywno połączony (połączeniami gwintowymi) z czterema tulejkami 12, rozmieszczonymi równomiernie na okręgu. W co najmniej trzech tulejkach 12 znajdują się pierwsze sprężyste elementy dociskowe 11, w postaci sprężyn śrubowych, umieszczonych na elementach regulacyjnych 13, korzystnie w postaci wkrętów zamocowanych w nagwintowanych otworach korpusu 1. Wkrętami 13 reguluje się siłę docisku elementów sprężystych 11, które likwidują luzy w łożysku osiowym 6. W innym wykonaniu tulejki 12 mogą z koszykiem stanowić monolityczną całość, wykonaną z jednego materiału, na przykład ze sprężystego tworzywa sztucznego, lub mogą być z koszykiem połączone trwale. Tuleje 12 osadzone są ruchowo w walcowych otworach korpusu 1 rozmieszczonych na okręgu tak, że mogą przemieszczać się równolegle do osi głowicy. Koszyk 7 jest wyposażony w umieszczone od spodu drugie elementy sprężyste 9,w postaci sprężyn płaskich, których końce przylegają do powierzchni elementów nagniatających 5 powodując ich stały docisk i kontakt z bieżnią pierścienia 4 bez luzów osiowych. W innym wykonaniu elementy sprężyste 9 mogą być wyprofilowane razem z korpusem koszyka 7 wykonanym ze sprężystego tworzywa sztucznego i stanowić z nim jednolitą całość.

Głowicę mocuje się na wrzecionie frezarki pionowej lub wiertarko-frezarki. Moment napędzający przenoszony jest z korpusu 1 przez tuleje 12 na koszyk 7, a ten z kolei napędza elementy nagniatające 5. Elementy nagniatające 5 dzięki dociskowi drugich elementów sprężystych 9 koszyka 7 pozostają w stałym kontakcie z bieżnią pierścienia 4. W czasie pracy głowicy prędkość koszyka 7 napędzającego rolki nagniatające jest prędkością środka rolki (prędkość unoszenia), wynikającą ze średnicy głowicy i jej prędkości obrotowej. Rolki toczą się po powierzchni nagniatanej, a punkty na ich obwodzie uczestniczą w ruchu cykloidalnym, którego prędkość jest zmienna, a w punkcie styku z bieżną na pierścieniu 4 jest dwukrotnie większa. Zatem, aby rolka toczyła się po bieżni bez poślizgu, pierścień 4 obraca się dwukrotnie szybciej niż koszyk napędzający rolki.

Przykład II

Rozwiązanie analogiczne do przykładu I, przy czym nad łożyskiem 6 umieszczony jest pierścień 14 zamocowany obrotowo względem korpusu 1na drugim łożysku promieniowym 3a i drugim łożysku osiowym 10. Jedną z bieżni łożyska promieniowego 3a stanowi tuleja 2, która jest jednocześnie bieżnią pierwszego łożyska promieniowego 3. W pierścieniu tym zainstalowane są na obwodzie trzy czujniki pomiaru siły nagniatania 15, których przewody elektryczne wyprowadzone są na zewnątrz przez

PL 192 153 B1 otwory wykonane w tym pierścieniu. Na obwodzie pierścieni 14 i pierścieni 16 wykonane są, równolegle do osi głowicy, jednakowe rowki 17 pod element blokujący 17a w postaci zaczepu, połączonego z korpusem wrzeciennika obrabiarki. W czasie pracy obracającej się głowicy zblokowane zaczepem 17a pierścienie 14, 16 pozostają nieruchome, co pozwala na podłączenie przewodów czujników 15 do układu pomiarowego sił nagniatania.

Przykład III

Rozwiązanie analogiczne do przykładu I, przy czym koszyk 7 wykonany jest w całości, razem z tulejkami 12 i z drugimi sprężystymi elementami dociskowymi 9,ze sprężystego tworzywa sztucznego.

Claims (14)

1. Głowica do tocznego nagniatania płaszczyzn zawierająca korpus i współosiowy z korpusem pierścień bieżni tocznych elementów nagniatających, rozmieszczonych po okręgu na stronie czołowej głowicy, które to elementy są umieszczone w koszyku, znamienna tym, że pierścień bieżni (4) tocznych elementów nagniatających (5) osadzony jest obrotowo względem korpusu (1), na łożysku promieniowym (3), współosiowym z korpusem (1) i na pierwszym łożysku osiowym (6), współosiowym z korpusem (1), zaś koszyk (7) elementów nagniatających (5) jest połączony sztywno z korpusem (1).

2. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że pierścień wewnętrzny promieniowego łożyska tocznego (3) stanowi tuleja (2) współosiowa z korpusem (1), zaś pierścień zewnętrzny łożyska (3) stanowi boczna część pierścienia bieżni (4), który ma kształt położonej poziomo litery „L”, zamkniętej z drugiego końca pierścieniem osłaniającym (8), zaś powierzchnia zewnętrzna poziomej części tego pierścienia (4) stanowi bieżnię pierwszego łożyska osiowego (6), zaś drugi pierścień tego łożyska (6) stanowi płaski pierścień (16) umieszczony nad pierścieniem bieżni (4).

3. Głowica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że koszyk (7) jest połączony z tulejkami (12) osadzonymi ruchowo w korpusie (1), przy czym w tulejkach (12) są osadzone pierwsze sprężyste elementy dociskowe (11), zaś koszyk (7) ma drugie elementy sprężyste dociskowe (9) usytuowane od spodu i przylegające do powierzchni elementów nagniatających (5).

4. Głowica według zastrz. 3, znamienna tym, że pierwsze elementy dociskowe (11) mają postać sprężyn śrubowych i są osadzone na elementach regulacyjnych (13) zamocowanych rozłącznie w korpusie (1).

5. Głowica według zastrz. 3, znamienna tym, że koszyk (7) jest połączony z tulejkami (12) rozłącznie, korzystnie połączeniami gwintowymi.

6. Głowica według zastrz. 3, znamienna tym, że koszyk (7) jest połączony z tulejkami (12) nierozłącznie.

7. Głowica według zastrz. 6, znamienna tym, że koszyk (7) wraz z tulejkami (12) stanowią monolityczną całość, wykonaną ze sprężystego tworzywa sztucznego.

8. Głowica według zastrz. 3, znamienna tym, że drugie sprężyste elementy dociskowe (9) mają postać sprężyn płaskich, przymocowanych rozłącznie do koszyka (7).

9. Głowica według zastrz. 7, znamienna tym, że koszyk (7) z drugimi elementami dociskowymi (9) stanowi monolityczną całość, wykonaną ze sprężystego tworzywa sztucznego.

10. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy nagniatające (5) mają kształt baryłki.

11.Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że ma pierścień pośredni (14) umieszczony bezpośrednio nad pierwszym łożyskiem osiowym (6) i zamocowany obrotowo względem korpusu (1) na drugim łożysku promieniowym (3a) i drugim łożysku osiowym (10), w którym to pierścieniu umieszczone są czujniki pomiaru siły nagniatania (15).

12. Głowica według zastrz. 11, znamienna tym, że czujniki (15) są czujnikami o dużej sztywności, korzystnie są to czujniki piezoelektryczne.

13. Głowica według zastrz. 11, znamienna tym, że pierścień wewnętrzny drugiego łożyska promieniowego (3a) stanowi wspólna z pierwszym łożyskiem promieniowym (3) tuleja (2), zaś drugie łożysko osiowe (10) jest umieszczone nad pierścieniem pośrednim (14), a jego bieżnie stanowią płaskie pierścienie (16).

14. Głowica według zastrz. 11, znamienna tym, że na obwodzie pierścienia pośredniego (14) i płaskich pierścieni łożyskowych (16) wykonane są równolegle do osi głowicy jednakowe rowki (17) pod element blokujący (17a), który to element zamocowany jest poza głowicą, korzystnie jest połączony z korpusem wrzeciennika obrabiarki.