PL63173B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 5.YIL1971 63173 KI. 49 m, 5/06 MKP B 23 q, 5/06 UKD Twórca wynalazku: Jerzy Mierzejewski Wlasciciel patentu: Centralne Biuro Konstrukcyjne Obrabiarek Przed¬ siebiorstwo Panstwowe, Pruszków (Polska) Wrzeciennik z napedem hydraulicznym Przedmiotem wynalazku jest wrzeciennik z na¬ pedem hydraulicznym, umozliwajacy uzyskanie bezstopniowej regulacji obrotów wrzeciona, przy zachowaniu stalej mocy skrawania.W znanych obrabiarkach skrawajacych pracuja¬ cych w cyklu automatycznym, a w szczególnosci w obrabiarkach sterowanych numerycznie, zacho¬ dzi koniecznosc dokonywania szybkiej zmiany pred¬ kosci obrotowej wrzeciona w zaleznosci od sredni¬ cy obrabianego przedmiotu i uzytego narzedzia.Dlatego tez wrzecienniki tych obrabiarek wyposa¬ zone sa w róznego systemu uklady napedowe umoz¬ liwiajace na drodze sterowania elektrycznego uzys¬ kanie szybkiej zmiany predkosci obrotowej wrze¬ ciona.Najczesciej stosowane sa do tego celu reduktory zawierajace kola zebate i wieloplytkowe sprzegla elektromagnetyczne lub elektrohydrauliczne. Przez wlaczenie odpowiedniej grupy sprzegiel uzyskuje sie w tym przypadku zadane przelozenie miedzy sil¬ nikiem napedowym a wrzecionem i tym samym odpowiednie dla danej operacji obroty wrzeciona.Tego typu reduktory umozliwaja uzyskanie zmian predkosci wrzeciona w zakresie 1 : 4. Powiekszenie tego zbyt malego dla wiekszosci obrabiarek za¬ kresu regulacji jest niemozliwe ze wzgledu na wy¬ stepowanie duzych strat energetycznych, powstaja¬ cych w tej czesci sprzegiel, które nie sa aktualnie wlaczane, ale których plytki wiruja wzgledem siebie z róznymi predkosciami. 10 15 20 Jak wiadomo, w sprzeglach, a w szczególnosci wieloplytkowych, mimo ich wylaczenia istnieja pewne sily tarcia tworzace tak zwany moment szczatkowy, bedacy zródlem strat energetycznych.Przy zbyt duzej ilosci uzytych sprzegiel i duzym zakresie regulacji straty te sa powodem znacznego nagrzewania sie calego wrzeciennika i powstawania deformacji cieplnych obnizajacych dokladnosc obra¬ biarki.Bezstopniowa regulacje obrotów wrzeciona moz¬ na równiez uzyskac przez zastosowanie silnika elek¬ trycznego pradu stalego sterowanego odpowiednim ukladem z wzmacniaczem maszynowym lub elek¬ tronicznym, na przyklad tyrystorowym, uzyskujac duzy zakres regulacji, na przyklad 1 : 50.Duza wada tego typu ukladu regulacyjnego jest jednak to, ze realizuje on prace wrzeciona przy zachowaniu stalej wartosci momentu, a nie stalej mocy wymaganej dla napedu wrzeciona obrabiarki.Jezeli przy uzyciu tego ukladu chcemy uzyskac wymagany duzy moment w zakresie niskich obro¬ tów, konieczne jest stosowanie silnika o duzej mocy, która jest calkowicie nie wykorzystana w za¬ kresie wysokich predkosci obrotowych.Celem wynalazku jest unikniecie powyzszych wad i niedogodnosci. Cel ten osiagnieto przez konstruk¬ cje wrzeciennika z napedem hydraulicznym umozli¬ wiajacym uzyskanie bezstopniowej regulacji obro¬ tów wrzeciona przy zachowaniu stalej mocy skra¬ wania, wyposazonego w dwa silniki hydrauliczne, z 631731 których jeden posiada bezstopniowa regulacje chlonnosci, a drugi jest silnikiem o stalej objetosci skokowej, wyposazonych we wspólny dla dwóch silników uklad rozrzadu oleju, sterowany za po¬ moca cylindra hydraulicznego i wzmacniacza elek- 5 trohydraulicznego czterokrawedziowego sterujacego predkoscia obrotowa wrzeciona. Dzieki temu za¬ pewnia on uzyskanie napedu wrzeciona z mozliwo¬ scia bezstopniowej regulacji obrotów w zakresie okolo 1 : 40, przy zachowaniu stalej mocy skra- 10 wania.Predkosc ruchu obrotowego wrzeciona zamienia¬ na jest na sygnal elektryczny za pomoca pradni¬ cy tachometrycznej w ukladzie elektronicznym, po¬ równywany z sygnalem zadanym. 15 Wrzeciennik wedlug wynalazku posiada dwu- krzywkowe kulkowe silniki hydrauliczne o promie¬ niowo rozmieszczonych cylindrach, których krzywki zamontowane sa bezposrednio na wrzecionie. Silnik o wiekszej srednicy kul posiada przesuwny wzdluz 20 osi wrzeciona stator z cylindrami, a kule tego sil¬ nika wspólpracuja z przestrzenna krzywka osadzona na wrzecionie wrzeciennika. Przez osiowe przesu¬ wanie statora mozliwe jest uzyskanie bezstopniowej zmiany chlonnosci tego silnika od wartosci maksy- 25 malnej do. zera.Drugi silnik o mniejszej srednicy kul posiada stala chlonnosc cylindra. Cylindry tych silników zasilane sa od wspólnego ukladu rozrzadu oleju, do którego doplywa olej od pompy tloczacej olej przy stalej wydajnosci. W polozeniu statora odpo¬ wiadajacego maksymalnej chlonnosci silnika wypo¬ sazonego w wiekszej srednicy kule, caly wydatek oleju dostarczany przez pompe zuzywany jest je¬ dnoczesnie przez dwa silniki hydrauliczne.Wrzeciono obraca sie wtedy w zakresie najniz¬ szych obrotów, gdyz chlonnosc ukladu utworzonego z dwóch silników hydraulicznych jest wtedy naj¬ wieksza. W polozeniu statora odpowiadajacego ze- rowej chlonnosci silnika o wiekszych kulach caly olej zuzywany jest przez silnik o mniejszych ku¬ lach i wtedy wrzeciono wiruje w zakresie maksy¬ malnych predkosci obrotowych. W stanach posred¬ nich polozenia statora niemozliwe jest uzyskanie dowolnej predkosci obrotowej zawartej w granicach 45 od maksimum do minimum. Przy kazdej predkosci wirowania dwa lub jeden silnik hydrauliczny moze przekazac na wrzeciono cala moc dostarczana przez olej przy pominieciu sprawnosci ukladu. Poniewaz olej uzyskiwany jest od pompy o stalej wydajnosci, 50 mozliwe jest zatem wykorzystanie do pokonania oporów skrawania pelnej stalej mocy dostarczanej przez silnik napedzajacy pompe.Wrzeciennik wedlug wynalazku charakteryzuje sie ponadto malymi wymiarami i spokojna bez- 55 drganiowa praca, ponadto nie zawiera on w ukla¬ dzie napedowym zadnych kól zebatych, powoduja¬ cych halasliwa prace.Dzieki zastosowaniu cylindra hydraulicznego przesuwajacego stator i wzmacniacza elektrohydra- 60 ulicznego, oraz pradnicy tachometrycznej, obroty wrzeciona moga byc zmieniane ukladem serwome¬ chanizmowym, co ma duze znaczenie, gdyz umozli¬ wia stosowanie tego wrzeciennika w obrabiarkach sterowanych numerycznie, gdzie szybkosc wirowa- 65 173 4 nia okreslana jest przez odpowiedni zapis na tas¬ mie dziurkowanej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wrzeciennika wzdluz osi wrze¬ ciona w przekroju fe-£ na fig. 2, fig. 2 — silnik hydrauliczny o wiekszych kulach i regulowanej chlonnosci cylindrów w przekroju wzdluz linii A-A na fig. 1, fig. 3— rozdzielacz oleju w przekroju wzdluz linii D-D na fig. 1, fig. 4 — krzywke na koncu wrzeciona w przekroju wzdluz linii F-F na fig. 1, fig. 5 — krzywke w przekroju posrednim linii E-E na fig. 1, fig. 6 — rozwiniecie na plaszczyznie hydraulicznego rozdzielacza oleju -przedstawionego w przekroju wzdluz linii D-D na, fig. 1, fig. 7 — silnik hydrauliczny o mniejszych kulach i stalej chlonnosci cylindrów w przekroju wzdluz linii C-C na fig. 1, fig. 8 — schemat blokowy serwomechaniz¬ mu do sterowania predkosci ruchu wrzeciona.Wrzeciennik wedlug wynalazku zlozony jest z: osadzonego na lozyskach 25 i 25a w korpusie 24, wrzeciona 6, ponadto w czesci srodkowej (przekrój B-B na fig. 1) wyposazony jest w polaczony pryz¬ matycznym wpustem 5 z wrzecionem 6 zespól roz¬ dzielacza hydraulicznego, którego ruchomy korpus 3 osadzony na dwóch lozyskach 27 i 27a w przesuw¬ nym statorze 4 zaopatrzony jest w uklad odpowie¬ dnio uksztaltowanych kanalów 2, 7 i 9, uwidocznio¬ nych na fig. 3 i fig. 6.Przesuwny za pomoca cylindra 20 stator 4 silnika hydraulicznego wyposazony jest w przedniej czesci w cylindry 12 o regulowanej chlonnosci, zaopatrzo¬ ne w kule 16 wspólpracujace z przestrzenna krzyw¬ ka 17 osadzona na wrzecionie 6 za pomoca wpustu 5a i polaczony jest tloczyskiem 28 z tlokiem 29 osadzonym w cylindrze 20 sterowanym elektro¬ hydraulicznym czterokrawedziowym wzmacniaczem 21 strumienia ciaglego oleju z ukladu zasilania.Przesuwny stator 4 na zewnetrznej przylaczenio¬ wej powierzchni 35 zaopatrzony jest w nieruchome elementy 3a rozdzielacza, wyposazone w komunika¬ cyjne otwory 10.Na tylnej scianie korpusu 24 wrzeciennika osa¬ dzony jest korpus 18 nieruchomego statora wypo¬ sazony w cylindry 14 silnika hydraulicznego o stalej chlonnosci zaopatrzone w kule 37, wspólpracujace z przestrzenna krzywka 19 osadzona na wrzecionie 6 za pomoca wpustu 34.Wrzeciono 6 wyposazone jest w kolo zebate 22 zazebione z kolem 26 osadzonym na wale pradnicy tachometrycznej 23 tworzacej ze wzmacniaczem róz¬ nicowym 32 sygnalu oraz wzmacniaczem mocy 33 sprzezonego z uzwojeniem wzmacniacza elektro¬ hydraulicznego 21 uklad sprzezenia zwrotnego ste¬ rowanego informacja odczytywana w czytniku 30 z tasmy dziurkowanej i przekazywana do przetwor¬ nika cyfrowo-analogowego 31 sprzezonego ze wzmacniaczem róznicowym 32.Dzialanie wrzeciennika wedlug wynalazku jest nastepujace: Olej od pompy doprowadzony jest do wrzeciennika (fig. 1) przewodem 1. Zostaje on skie¬ rowany do kanalu cisnieniowego 2 w korpusie 3 rozdzielacza oleju, który napedzany jest za po¬ srednictwem wpustu 5 do wrzeciona 6. Kanal zbior¬ nikowy 7 polaczony jest z przewodem 8 odprowa¬ dzajacym olej z powrotem do zbiornika. Srodkowy63173 6 kanal 9 korpusu 3 rozdzielacza polaczony jest os¬ mioma otworami 10 poprzez staly przewód 11 z cylindrami 12 silnika o regulowanej chlonnosci, braz elastycznymi przewodami 13 z cylindrami 14 silnika o stalej chlonnosci. 5 Cylindryczna zewnetrzna powierzchnia 36 kor¬ pusu 3 rozdzielacza z kanalami 2, 7 i 9 przedstawio¬ na jest w rozwinieciu na fig. 6. Cisnieniowy kanal 2 polaczony jest z dwoma komorami 9B wydzielo¬ nymi poprzez przegrody 15 z kanalu 9. Analogicznie io w kanale 9 wydzielone sa komory 9A polaczone z odplywowym kanalem 7. Otwory 10B w stanie przedstawionym na fig. 6 sa wiec zasilane olejem od przewodu cisnieniowego 1, a otwory 10A sa po¬ laczone z przewodem odplywowym8. w Poniewaz otwory 10B lacza sie przewodami 11 z cylindrem 12B, doprowadzony olej bedzie powo¬ dowal dociskanie kuli 16B do przestrzennej krzyw¬ ki 17 wywolujacej ruch obrotowy wrzeciona 6, po¬ przez wpust 5a umieszczony we wrzecionie 6. 20 Olej z cylinderków 12A bedzie wytlaczany poprzez przewody 11 do otworów 10A, a dalej do przewodu odplywowego 8. Po obróceniu sie wrzeciona 6 wraz z nim zmieni swoje polozenie korpus 3 rozdzielacza, co spowoduje zmiane w sposobie zasilania cylin- 25 drów, jednak zawsze w sposób zapewniajacy ciagly ruch wrzeciona.Korpus 3 rozdzielacza oleju steruje w identyczny sposób doplywem i odplywem oleju w silniku o sta¬ lej chlonnosci (fig. 7), który zbudowany jest z nie- 30 ruchomego statora 18 wyposazonego w kule 37 na¬ pedzane zamocowana na wrzecionie krzywke 19.Przestrzenne krzywki 17 i 19 sa tak uksztaltowane, ze w czasie pracy silnika wymuszaja ruch posu¬ wisto-zwrotny kul 16 i 34 w cylindrach 12 i 14. 35 Wielkosc przesuniecia kul 16 w czasie tego ruchu jest najwieksza, gdy tocza sie one w plaszczyznie przekroju A-A (fig. 2). W przekroju posrednim E-E (fig. 5) przesuniecie kul 16 jest mniejsze, a w kon¬ cowym przekroju F-F (fig. 4) krzywka 17 przybiera 40 ksztalt kola. Zmiana ksztaltu przestrzennej krzyw¬ ki 17 od przekroju A-A (fig. 2) do kulistego w prze¬ kroju F-F (fig. 4) przebiega w sposób ciagly.Przez przesuniecie statora 4 mozna uzyskac ruch kul 16 w róznych przekrojach przestrzennej krzyw- 45 ki 17, a zatem regulowac chlonnosci tego silnika od maksimum do zera. Stator 4 przesuwany jest za pomoca cylindra hydraulicznego 20, do którego olej doprowadzony jest od czterokrawedziowego wzmac¬ niacza elektrohydraulicznego21. 50 Zamontowane na koncu wrzeciona 6 (fig. 1) kolo zebate 22 napedza pradnice tachometryczna 23, wy¬ twarzajaca prad o napieciu proporcjonalnym do predkosci wirowania wrzeciona 6. Sygnal ten wy¬ korzystywany jest do automatycznego sterowania 55 predkosci ruchu wrzeciona 6 w ukladzie serwome¬ chanizmu szybkosciowego.Informacje o zadanej predkosci ruchu wrzeciona 6 odczytywane sa w czytniku tasmy dziurkowanej 30 i w formie liczbowej przekazywane do prze- 60 twornika cyfrowo-analogowego 31. Na wyjsciu tego przetwornika pozostaje sygnal napieciowy propor¬ cjonalny do zadanej predkosci wirowania wrzeciona 6. Sygnal ten wprowadzony jest do wzmacniacza róznicowego 32, gdzie porównywany jest z sygnalem doprowadzonym z pradnicy tachometrycznej 23.Sygnal uchybu przekazany jest do wzmacniacza mocy 33 sterujacego pradami plynacymi poprzez uzwojenie wzmacniacza elektrohydraulicznego 21.Jezeli wzmacniacz róznicowy 32 wykonuje róznice napiec miedzy sygnalem zadanej predkosci a syg¬ nalem predkosci rzeczywistej uzyskiwanym od pradnicy tachometrycznej 23, poplyna wtedy rózne prady w uzwojeniach wzmacniacza elektrohydrau¬ licznego 21, co za posrednictwem obiegu hydraulicz¬ nego spowoduje przesuniecie tloka w cylindrze 20, a tym samym spowoduje zmiane predkosci wiro¬ wania wrzeciona 6 w sposób opisany poprzednio.Uklad dzieki istnieniu sprzezenia zwrotnego bedzie zawsze dazyl do zachowania zadanej predkosci ob¬ rotowej wrzeciona 6 niezaleznie od jego obciaze¬ nia.Wrzeciennik wedlug wynalazku moze znalezc za¬ stosowanie w obrabiarkach o automatycznym cyklu pracy, a w szczególnosci w obrabiarkach sterowa¬ nych numerycznie. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Wrzeciennik z napedem hydraulicznym umozli¬ wiajacy uzyskanie bezstopniowej regulacji obrotów wrzeciona przy zachowaniu stalej mocy skrawania wyposazony w dwa silniki hydrauliczne o promie¬ niowo rozmieszczonych cylindrach, znamienny tym, ze silnik hydrauliczny o regulowanej chlonnosci cylindra (12) oraz silnik hydrauliczny o stalej ob¬ jetosci skokowej cylindra (14) zaopatrzone sa we wspólny dla obu silników uklad rozrzadu oleju, zlozony z osadzonego na wrzecionie (6) korpusu (3) rozdzielacza oraz stalego elementu (3a) rozdziela¬ cza sprzezonego z przesuwnym wzdluz osi wrzecio¬ na (6) statorem (4) polaczonym za pomoca tloczyska (28) tloka (29) osadzonego w hydraulicznym cylin¬ drze (20) sterowanym czterokrawedziowym wzmac¬ niaczem elektrohydraulicznym (21) sprzezonym z ukladem sprzezenia zwrotnego, zlozonego ze wzmac¬ niacza mocy (33), polaczonego ze wzmacniaczem róznicowym (32) sygnalu oraz czytnikiem (30) tasmy dziurkowanej za pomoca przetwornika analogowo- cyfrowego (31) oraz pradnicy tachometrycznej (23), sprzezonej z wrzecionem (6).

2. Wrzeciennik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jego przesuwny stator (4) silnika hydraulicznego o regulowanej chlonnosci cylindra (12) wyposazony jest w kule (16A i 16B), sprzezone z przestrzenna krzywka (17) osadzona na wrzecionie (6), wymusza¬ jaca ich ruch posuwisto-zwrotny w cylindrach (12).

3. Wrzeciennik wedlug zastrz. 1 — 2, znamienny tym, ze korpus (18) nieruchomego statora sil¬ nika hydraulicznego o stalej objetosci skokowej cy¬ lindrów (14) osadzony na korpusie (24) wrzecienni- ka wyposazony jest w kule (37) sprzezone z prze¬ strzenna krzywka (19) osadzona, na wrzecionie $), wymuszajaca ich ruch posuwisto-zwrotny w cylin¬ drach (14).KI. 49 m,5/06 63173 MKP B 23 q, 5/06 Fig. 2 Figi hi a, lor^o^or-d-rnor^o^id -^-fI Fas b tfI GM J ^ =1 f^b Fig.5KI. 49 m, 5/06 63173 MKP B 23 q, 5/06 FigJ h k 24 PL PL