SE453330B - Forfarande for att faststella den i ett givet spenntillstand i en roterande spennanordning for att fasthalla ett arbetsstycke under hensynstagande till centrifugalkraften radande spennkraften - Google Patents

Description

15 '20 25 30 35 453 330 2 Härvid har man inte tagit hänsyn till att spänn- anordningens fasthållningskraft vid driftvarvtalet är inte bara beroende av spännanordningens stvvhet utan även står i växelverkan med det aktuella arbetsstvckets styvhet. I Med utgångspunkt från spänntillstàndet vid stilla- stående spännanordning, vid vilken en jämvikt råder mellan krafterna och deformeringarna hos å ena sidan spännanordningen och å andra sidan det inspända arbets- stycket, ändrar sig vid roterande spännanordning detta jämviktstillstánd genom centrifugalkraftens inverkan. Även om det absoluta värdet pà centrifugalkraften är beroende av spännelementens massa och det aktuella varv- talet, gàr endast en del av denna centrifugalkraft för- lorad från den vid stillastående àstadkomna spännkraf- tens Resten av centrifugalkraften förbrukas för defor- mering, dvs utvidgning av spännanordningen.

Förhållandet mellan den spännkraften reducerande andelen och den ingen spännkraftminskning förorsakande andelen är vid samma spännanordning och varvtal utslags- »givande beroende.av den vid spännstället rådande stvv- heten hos det aktuella, inspända arbetsstycket.

Det i inspänningstillstàndet rådande jämviktstill- ståndet mellan spännanordning och arbetsstvcke uppnås endast därigenom, att spännanordningen kan utöva så stora krafter, att arbetsstycket deformeras elastiskt, varvid en del av spännenergin leds till arbetsstycket genom deformering.

Vid arbetsstvcken med ringa styvhet i inspännings- tillståndet vid stillastående spindel sker en relativt stor deformering av arbetsstycket, vilken vid utvidg- ningen av spännanordningen genom centrifugalkraften medför en efterföljande expansion av arbetsstvcket och därmed en mindre spännkraftförlust. Vid arbetsstycken med större stvvhet åstadkommes däremot trots lika stor tillförd spännkrafc vid samma förhållanden genøm den större stvvheten hos arbetsstvcket en mindre deforme- ring. Därigenom står vid uppträdande av samma centri- fugalkraft en kortare átertöjningsväg till förfogande, 10 15 20 25 30 35 f 453 330 3 så att vid samma spännförhàllanden kvarstår vid styva ar-_;> betsstycken en mindre restspännkraft än vid mjuka arbets- stycken. Arbetsstyckets styvhet är vid annars lika förhål- landen således av utslagsgivande betydelse för den vid inverkan av centrifugalkraft kvarvarande spännkraften.

Den till grund för uppfinningen liggande uppgiften är att anvisa ett förfarande för att fastställa den i ett givet spänntillstànd i en roterande spännanordning för att fasthàlla ett bestämt arbetsstycke under hänsynstagande till centrifugalkraften rådande spännkraften medelst ett kraftmätelement, vars mätvärden överförs till en räknare, vilket förfarande genom hänsynstagandet till arbetsstyc- kets styvhet undanröjer den vid det kända förfarandet på grund av felaktiga antaganden befintliga risken för olycks- fall och trots användningen av ett kraftmätelement istäl- let för det aktuella arbetsstycket vid mätförloppet ger ett relativt exakt fastställande av den vid den efterföl- jande inspänningen av det bestämda arbetsstycket rådande spännkraften vid spännanordningens givna varvtal.

Denna uppgift löses med uppfinningen genom att kraft- mätelementet anordnas i en spännkraftgivare, att spänn- kraftgivaren inspänns i spännanordningen istället för arbetsstycket, att de av spännkraftgivaren i det givna spänntillståndet vid roterande spännanordning uppmätta spännkraftvärdena överförs till räknaren och att ur dessa mätvärden förutbestäms, under hänsynstagande till den ge- nom de olika deformationerna av spännkraftgivaren och det för bearbetning avsedda arbetsstycket i det givna spänn- tillståndet uppträdande spännkraftskillnaden, spännkraf- ten för arbetsstycket.

Med det enligt uppfinningen föreslagna förfarandet uppnås ett mycket gott närmande av den med användning av en spännkraftgivare fastställda spännkraften till den vid inspänningen av arbetsstycket faktiskt uppträ- dande~spännkraften vid den foteande spännanordningens givna varvtal, så att de hittills rådande säkerhets- faktorerna kan minskas avsevärt. Härigenom kan man vid för deformation känsliga arbetsstycken undvika oönskad *x \Ä) v / ei1---I-nnnIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Qji 10 15 20 25 30 35 -wwww “* ~*'øwf-uaw>~uw»«uufiu~w.|sf~wuw »w a... t. s... k” _ ., ,. , Hm. 453 330 4 deformering genom inspänningen och vid stela arbets- stycken utnyttja större spånskärningseffekt, så att de på grund av moderna skärverktyg avsevärt ökade skär- hastigheterna kan förverkligas utan att säkerheten mot olycksfall påverkas.

Enligt ett ytterligare uppfinningssärdrag beräknas under antagande av linjära funktioner för styvheten hos spännanordning, arbetsstycke och spännkraftgivare en spännkraftförlust enligt formeln RF ÅFSPA (1 + rä l RF TH? 1 + varvid ßPšpAär den med spännkraftgivaren~mätta spänn- kraftförlustcn, RF är spännanordningcns stvvhet, RA är spännkraftgivarens stvvhet och RW är arbetsstyckets styvhet. Trots antagandet ovan om linfiära funktioner för de olika styvheterna erhålles med detta uppfinnings- förslag ett mvcket gott närmande av den med förfarandet enligt uppfinningen fastställda spännkraften till den verkliga spännkraften, så att ett enkelt räkneförlopp kan genomföras. Givetvis är det vid förfarandet enligt uppfinningen också möjligt att mata inminnet med stvv- hetsförloppet hos spännanordningen, arbetsstvcket och spännkraftgivaren med ledning av beräknade eller fast- ställda funktioner, som inte är linjära, varigenom när- mandet till den verkliga spännkraften förbättras vtter- ligare.

Vid en vidareutveckling av förfarandet enligt upp- finningen är det möjligt att fastställa den vid inspän- ningen av ett bestämt arbetsstycke till förfogande ståen- de spännkraften över spännanordningens hela varvtalsomrà- de på avstånd frán givna varvtalssteg och mata denna till ett minne, varifrån värdena kan tagas vid behov.

I detta fall fastställs inte bara den vid varje valbart varvtal till förfogande stående spännkraften, utan operatören har också ett beslutsniälpmedel till för- 10 15 20 25 30 35 ;f*~**-=\=.~»~~.w,-;-»wm_.», .- - 1. m' mmrs-ww,w,~«--f-.-_-.w;wq«f--=a,.-w-.-.a......,~.. .......1.. ,......v .-.. 455 330 _ 5 fogande, om den för det valda varvtalet fastställda spännkraften är för liten eller för stor, så att man Åför det aktuella bearbetningsfallet antingen måste av säkerhetsskäl välja ett lägre varvtal respektive om man för ett bättre utnyttjande av spånskärningsmöjlig- heterna kan välja ett högre varvtal.

Vid förfarandet enligt uppfinningen är det också möjligt att förutom den aktuella spännkraften för arbets- stycket också ange det tillhörande varvtalet. Slutligen är det enligt uppfinningen möjligt att ständigt visa de ingående värdena på styvheten hos spännanordningen, spännkraftgivaren och det aktuella arbetsstycket, så att dessa värden när som helst kan registreras av maskin- operatören.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna. Pig 1 visar ett första diagram, som åskådliggör deformationerna hos en chuck och ett inspänt arbetsstycke som en funk- tion av spännkraften och med hänsynstagande till cen- trifugalkraften för ett homogent arbetsstvcke, närmare bestämt med chucken och arbetsstycket visade schema- tiskt. Pig 2 visar ett mot fig 1 svarande diagram jämte schematisk bild, där i stället för det homogena arbets- stycket ett med en borrning försett arbetsstvcke är inspänt i samma chuck. Fig 3 visar ett mot fig 1 och 2 svarande diagram jämte schematisk bild, där i stället för arbetsstycken en spännkraftgivare är inspänd i samma chuck. Fig 4 visar ett diagram över sambandet mellan spännkraften och varvtalet vid en inspänning enligt fig 1. Fig 5 visar ett mot fig 4 svarande diagram över sambandet mellan spännkraften och varvtalet hos arbets- stycket enligt fig 2.

I fig 1 visas spännsituationen för ett arbetsstycke W1 i en chuck F, varvid arbetsstycket Wi är homogent.

Ovanför den schematiska bilden visas sambandet mellan deformeringarna i chucken F och arbetsstycket W1 och spännkraften. Av diagrammet framgår, att ett jämvikts- tillstånd råder vid icke roterande chuck F och inspänt 10 15 29 25 3® 35 453 330 arbetsstycke W1. Spännkraíten Fspo har vid icke rote- rande chuck F i enlighet med chuckens F styvhet RF lett till en deformering AV? i chucken och samtidigt i mot- svarighet till arbetsstyckets W1 styvhet RW1 lett till deformering AVW i arbetsstycket NI. Detta innebär med andra ord att chucken F under inverkan av spännkraften FSPO och att arbets- stycket W] har deformerats enligt kurvan Rwï.

När chucken F sätts i rotation verkar förutom spänn- Denna utvidgar chuck- har utvidgat sig enligt kurvan RF kraften Fspo centrifugalkraften F . en P ytterligare, så att den vid stillastående rådande spännkraften FS minskas med spännkraftförlusten AFsDw¶. pO För att hälla fast arbetsstvcket W1 hàllkraften Fspwï till förfogande. arbetsstvcken kraftökningen är mvcket brant över vägen, mycket stor vid det homogena står numera endast Eftersom vid styva är spännkraftförlusten AFS? arbetsstvcket W1 vid diagrammet enligt fig 2 är det med en borrning försedda arbetsstvcket W2 inspënt i samma Chuck F, dvs en chuck med styvheten RF, såsom framgår av fig 2. Detta arbetsstvcke H2 har genom borrningen mindre stvvhet RW2. Enligt diagrammet utövas samma spännkraft Fspo i stillastànde. Man får på så sätt åter ett äämvikts- tillstånd., När chucken F försättes i rotation med samma varv- tal som i diagrammet enligt fig 1, uppstår åter samma centrifugalkraft F _ Spännkraftförlusten AFSPWZ är dock väsentligt mindre, eftersom kurvan för arbetstyckets W2 stvvhet RW2 är ílackare än kurvan RW1 för arbets- styckets W1 styvhet. Av diagrammet i fig 2 framgår, att hàllkraften FSFWZ för spånskärande bearbetning av arbetsstvcket wz är väsentligt större än den motsvaran- de, vid samma varvtal erhållna hállkraften för arbets- stycket W1.

Av de båda diagrammen enligt fig 1 och 2 framgår således entydigt, att hàllkraften för fasthâllning av ett arbetsstycke helt utslagsgivande är beroende av arbetsstyckets styvhet. 455 350 7 I fig 3 visas en situation motsvarande den i fig 1 och 2, när i stället för arbetsstycket W1 resp W2 en spännkraftgivare A är inspänd i chucken F. Härvid har antagits, att spännkraftgivarens A styvhet RA' 5 ligger mellan arbetsstyckenas W1 och W2 styvheter RW1 och RW2. Kurvorna för dessa båda styvheter RW1 och Rwz har inritats med tunnare linjer i fig 3. Även i fig 3 är vid samma chuck F och samma varvtal centrifugalkraften FC inritad, vilken uppstår när chuck- l0 en F försättes i rotation. Man erhåller hàllkraften FSPA för spännkraftgivaren A, närmare bestämt efter avdrag av spännkraftförlusten AFSPA.

Vid en fiämförelse mellan de tre diagrammen enligt fig 1, 2 och 3 framgår, att deformeringskraften AF i 15 chucken F liksom spännkraftförlusten AFSP under inverkan av centrifugalkraften helt avgörande är beroende av styvheten hos de inspända arbetsstvckena W1 och W2 res- pektive spännkraftgivaren A. Eftersom den av spännkraft- givaren A i det givna spänntillståndet vid roterande 20 chuck F mätta hàllkraften FSPA för spännkraftgivaren A matas till en räknare, vilken med hänsynstagande till ingångsvärdena för styvheten RW hos det aktuella arbets- stycket W och styvheten RA hos spännkraftgivaren A räk- nar fram den effektiva för det aktuella arbetsstycket 25 W uppträdande hållkraften FSPW, undviks fel vid fast- ställandet av den för fasthållningen av ett bestämt arbetsstycke under hänsynstagande till centrifugalkraf- ten befintliga hällkraften.

I fig 4 visas sambandet mellan en viss chucks F 30 hàllkraft och varvtalet n, närmare bestämt för dels en spännkraftgiwue A,dels ett speciellt styvt arbets- _stycke W1¿ Av diagrammet framgår, att det av den ro- terande spännkraftgivaren A uppmätta börvärdet är vä- sentligt större än ärvärdet, vilket erhålles när i stäl- let för spännkraftgivaren A med styvheten RA ett arbets- stycke W1 med den avsevärt större styvheten RW1 är in- spänt i chucken F. Fig 1 visar tydligt, att en sådan situation är speciellt farlig, eftersom den för det 35 10 15 20 25 30 35 453 330 8 aktuella bearbetningsfallet antagna spännkraften FS i själva verket underskrids kraftigt, varigenom arbets- under inverkan av den vid den spånskärande stycket W1 bearbetningen utövade kraften kan kastas av från chucken F. pA I det i fig 5 visade fallet visas i det mot fig 4 svarande diagrammet, att den med spännkraftgivaren A uppmätta hállkraften PSPA verkliga hàllkraften Fspwz som detta arbetsstycke W2 är avsevärt lägre än den för arbetsstycket W2, efter- är mjukare än spännkraftgiva- ren A. Det med spännkraftgivaren A uppmätta börvärdet FSpA ligger därmed avsevärt under det faktiska ärvärdet Fspwz, vilket erhålles vid inspänning av arbetsstycket W2 arbetsstycken W2 arbetsstycket W2 i stället för spännkraftgivaren A i chucken F.

Detta fall visar, att det vid inspänning av mjukare kan uppstå en onödig deformation av och därmed delvis otillåtna formav- vikelser. Utan förfarandet enligt uppfinningen för att fastställa den i ett givet spänntillstànd rådande spänn- kraften utövas således vid detta exempel alltför stor spännkraft.

Fig 4 och 5 visar vilka fel som uppstår när man inte tillämpar uppfinningen. Dessa fel undanröjes med uppfinningen därigenom, att man genom det med spänn- kraftgivaren A uppmätta värdet på hållkraf ten FSPA kan fastställa och visa den för det aktuella arbetsstycket W1 FSpW2' av spännparametrarna så exakt som möjligt resp W2 rådande, faktiska hållkraften F för varje bestämt arbetsstycke givna hållkraften, vilken i fig 4 och 5. För detta ända- motsvarar börvärdet FSPA spa-n resp uppnå den Det är nu operatörens uppgift att genom ändring mål ändras i huvudsak den för fastspänningen tillförda kraften.

Först genom förfarandet enligt uppfinningen blir det i praktiken möjligt att optimera spänn förloppet för den spânskärande bearbetningen på sådant sätt, att man för det aktuella arbetsstycke som skall bearbetas faktiskt har den optimala hållkraften FSP F. i chucken

Claims (5)

10 15 20 25 30 »f ' W "WW ~ . www-fw Wv--kwwfi www l,.,.»,~,.,, , . ,, _ Ü 'Ü Ü “ f 'f NV '- fw' 'f *NW me* ~-'~~w«~f=~«~fw--fv~f 453 330 PATENTKRÅV

1. Förfarande för att fastställa den i ett givet spänntillstånd i en roterande spännanordning för att fasthålla ett arbetsstycke under hänsynstagande till centrifugalkraften rådande spännkraften medelst ett kraftmätelement, vars mätvärden överförs till en räknare, k ä n n e t e c k n a t därav, att kraftmätelementet anordnas i en spännkraftgivare, att spännkraftgivaren inspänns i spännanordningen i stället för arbetsstycket, att de av spännkraftgivaren i det givna spänntillstándet vid roterande spännanordning uppmätta spännkraftvärdena överförs till räknaren och att ur dessa mätvärden förut- bestäms, under hänsynstagande till den genom de olika deformationerna av spännkraftgivaren och det för be- arbetning avsedda arbetsstycket i det givna spänntill- ståndet uppträdande spännkraftskillnaden, spännkraften för arbetsstycket.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att under antagande av linjära funktioner för styvheten hos spännanordning, arbetsstycke och spänn- kraftgivare beräknas en spännkraftförlust enligt formeln RF AF (l + -) SpA RA AFSPW = R F 1 + fä SPA är den med spännkraftgivaren uppmätta spänn- kraftförlusten, RF spännkraftgivarens styvhet och RW är arbetsstyckets varvid AF är spännanordníngens styvhet, RA är styvhet.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den vid inspänningen av ett bestämt arbetsstycke till förfogande stående spännkraften fastställs över spännanordningens hela varvtalsomràde på avstånd från givna varvtalssteg och att denna matas . i g. z í z J i' É 3 =>'m1-wf-:f-mfmnq-vgp-e»-.nf.y~,-1 f-Wwrx-Fmv; 453 350 10 till ett minne, varifrån värdena kan tagas vid behov.i

4. Förfarande enligt nágotwav föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att förutom den aktuella spännkraften för arbetsstycket anges också det till- 5 hörande varvtalet.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att de ingående värdena på styvheten hos spännanordningen, spännkraftgivaren och det aktuella arbetsstycket visas kontinuerligt.