SE513774C2 - Förfarande för svarvning, objekt framställt genom förfarandet och svarv för genomförande av förfarandet - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 774 2 en avvikelse mellan positionsbörvärde och positionsärvärde. l moderna ser- voenheter har skillnaden mellan börvärde och ärvärde nedbringats till mycket små belopp, men en viss avvikelse är ofrånkomlig. Denna avvikelse, det s.k. servofelet, får till följd att maskinsliden och därmed bearbetningsverktygets väg avviker från den programmerade på så sätt att verktyget ligger efter den programmerade vägen, det uppstår ett s.k. eftersläp. l det fall då servot via styrprogrammet ges order att byta rörelseriktning får eftersläpet till följd att verktyget aldrig når fram till den extrempunkt som programmet avsåg.

De båda ofullkomligheter som ovan beskrivs samverkar i det praktiska fallet så att inverkan från vart och ett adderas till ett gemensamt fel, det s.k. kvad- ratövergångsfelet.

Felet är visserligen av förhållandevis liten storlek. Med moderna CNC- styrda svarvar kan det nedbringas till storleksordningen lp. l många fall kan natur- ligtvis en sådan ojämnhet accepteras i den färdiga ytan. l vissa fall kan dock inte ens ett sådant litet fel accepteras. Det gäller t.ex. vid svarvning av lagerbanan på en ring i ett kullager där redan ett fel på ca 0,5p är oacceptabelt. I sådant fall måste en efterföljande slipningsoperation göras, vilket avsevärt höjer produktions- kostnaden.

Hittills gjorda försök att komma till rätta med problemet har fokuserat på åtgärder att söka ytterligare reducera det fel som uppkommer vid riktningsomkast- ningen. Genom att t.ex. byta ut kulmutterskruvar mot rullskruvar kan man ned- bringa deflektionen. Felet har dock med dylika metoder ej kunnat nedbringas till- räckligt så att ytan ej erfordrar efterföljande slipning i de fall hög noggrannhet är nödvändig såsom t.ex. vid kullagerringar. Ändamålet med föreliggande uppfinning är mot denna bakgrund att åstad- komma ett förfarande för svarvning där det ovan diskuterade felet elimineras.

Sammanfattning av uppfinningen Detta ändamål har ernåtts genom att ett förfarande av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget innefattar de speciella åtgärder som anges i kravets 1 kännetecknande del. 10 15 20 25 30 Tack vare att förskjutningslinjerna och arbetsstyckets rotationsaxel orien- teras så relativt varandra att någon riktningsomkastning ej erfordras elimineras uppkomsten av det ovan diskuterade felet. Lösningen enligt uppfinningen bygger således inte på försök att reducera felet utan i stället att helt eliminera källan till det.

Med förfarandet erhålls därmed en i praktiken felfri bearbetningsyta som är tillräckligt fm för att eliminera behovet av efterföljande slipning även då de mest extrema krav ställs på ytjämnheten.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen tillämpas förfarandet vid tillverkning av en ring till ett kul- eller rullager. Bearbetningen av lagerbanan hos en sådan är ett fall där kraven på ytfinheten är mycket stora, och lagerbanans konkava form medför att konventionell svarvning erfordrar den ovan diskuterade riktningsändringen.

Ehuru uppfinningstanken är tillämplig på alla slag av ytor som definieras i kravets 1 ingress är det svarvning av en i tvärsnitt cirkelbågformad profil som är det vanligast förekommande fallet. Det är ofta vid en yta av denna form som fin- heten är av stor betydelse. Tillämpning av förfarandet vid svarvning av en cirkel- bågformad profil utgör därför en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Det är enklast att de båda förskjutningslinjerna är vinkelräta mot varandra, vilket i de flesta fall därför är ett lämpligt utförande, och utgör en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen. l fall då bearbetningsytan är kraftigt profilerad, t.ex. då profilen är en cirkelbåge med mer än 90° bågvinkel kan riktningsomkastnlng e] undvikas med mindre än att förskjutningsaxlarna bildar en icke rät vinkel med var- andra. Detta utgör därför en alternativ föredragen utföringsform av uppfinningen som således medger feleliminering även vid kraftigt krökta ytor.

Den relativa orienteringen mellan å ena sidan förskjutningslinjerna och å andra sidan rotationsaxeln kan på enkelt sätt åstadkommas genom endera lutning av rotationsaxeln eller genom snedställning av förskjutningslinjerna. Dessa speci- ella varianter för orienteringen utgör därför föredragna utföringsformer av uppfin- ningen.

Ovan angivna och andra fördelaktiga utföringsformer av det uppfunna förfarandet anges i de av patentkravet 1 beroende patentkraven. 10 15 20 25 30 515 774 4 Uppfinningen avser även en svarv för genomförande av det uppfunna förfarandet samt objekt tillverkade enligt förfarandet.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande detaljerade beskriv- ning av föredragna utföringsformer av densamma under hänvisning till de medföl- jande riktningarna.

Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 illustrerar konventionell svarvning Figur 2 illustrerar principen för svarvning enligt uppfinningen Figur 3 är en schematisk skiss av en svarv som arbetar i enlighet med en första utföringsform av det uppfunna förfarandet Figur 4 är en skiss liknande fig. 3 illustrerande en andra utföringsform av det uppfunna förfarandet Figur 5 är en skiss liknande fig. 3 illustrerande en tredje utföringsform av det uppfunna förfarandet.

Beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Figurerna 1 och 2 är avsedda att illustrera problematiken och den princi- piella lösningen enligt uppfinningen, där fig. 1 visar principen för konventionell svarvning och fig. 2 svarvning enligt uppfinningen. lfig. 1 visas ett arbetsstycke 101 som vid svarvning av ytan 102 roterar kring axeln y. Ytan 102 har i ett snitt genom rotationsaxeln y en profil av en cirkel- båge som sträcker sig mellan ändpunkterna A och B. Det radiella avståndet r vari- erar således kontinuerligt mellan ändpunkterna A och B. Vid svarvning av ytan 102 förflyttas svarvverktyget 103 längs en förprogrammerad bana från punkt A till punkt B. Detta sker genom att verktyget medelst första drivorgan förskjuts i x-rikt- ningen och medelst andra drivorgan iz-riktningen. Förskjutningen iz-riktningen sker hela tiden ensriktat nedåt. Förskjutningen i x-riktningen sker först i positiv rikt- ning, d.v.s. åt höger i figuren varefter den vid profilens botten vänder och sker i negativ riktning. Vid riktningsändringen uppkommer oundvikligen det i beskriv- ningens inledning diskuterade kvadrantövergångsfelet. lO 15 20 25 30 513 774 5 I fig. 2 visas ett motsvarande arbetsstycke 1 där koordinatsystemet för svarvverktygets förskjutningslinjer är snedställt relativt rotationsaxeln y. Även här förflyttas svarvverktyget genom drivning längs två linjer. Såsom framgår av figuren blir här inte bara rörelsen i z-riktningen utan även den i x-riktningen ensriktad. Så- ledes fortsätter rörelsen i x-led även vid passage av profilens 2 botten i positiv rikt- ning och det ända fram till ändpunkten B.

Ovan har principen illustrerats i anslutning till en cirkelbågformad profil.

Dels för att enkelt göra principen tydlig dels för att det torde vara det vanligast fö- rekommande fallet. Det torde dock föreslås att förfarandet är tillämpligt även på andra profilformer där radien r varierar mer än skillnaden mellan radien r. och r2 vid ändpunkterna. Det är naturligtvis tillämpligt även när profilen är konvex.

Fig. 3 är en schematisk skiss av en svarv arbetande enligt det uppfunna förfarandet. Arbetsstycket 1 är monterat på ett bord 4 som roterar kring den verti- kala axeln y. Svarvverktyget 3 manövreras medelst en drivenhet 6 monterad i ett stativ 5. Drivenheten 6 innefattar drivorgan för förskjutning av svarvverktyget 3 i två ortogonala riktningar. Som framgår är drivenheten orienterad snett så att z- riktningen bildar en vinkel a med horisontalplanet och x-riktningen följaktligen en motsvarande vinkel med vertikalplanet.

Drivenheten innefattar ett system för drivning av verktyget 3 i vardera x- och z-riktningarna. Medelst en första drivmotor 12 är en maskinslid 10 via en le- darskruv 11 förskjutbar i z-riktningen. Maskinsliden 10 uppbär en verktygshållare 13, vid vilken svarvverktyget 3 är fäst. Maskinsliden 10 styrs längs styrgejdrar 14.

Drivsystemet för z-rörelsen är monterat i en andra maskinslid 7 som är förskjutbar i x-riktningen medelst en andra drivmotor 9 via en ledarskruv 8 och styrd medelst gejdrar 15.

Rörelserna är på känt sätt förprogrammerade och verktygets rörelse är i såväl x- som z-riktningen ensriktad såsom närmare beskrivits i anslutning till fig. 2.

Drivsystemet visat i figuren skall naturligtvis uppfattas såsom endast ett schematiskt exempel. Inom ramen för uppfinningen innefattas alla de kända driv- system som föreligger i form av vanliga trapetsgängade ledarskruvar, kulmutter- skruvar, rullskruvar, kuggstänger, hydrauliska cylindrar, pneumatiska cylindrar, linjärmotorer etc. lO 15 515 774 6 Vidare torde förstås att drivenheten kan vara orienterad rakt våg- eller lod- rätt och i stället bordet 2 lutas så att y-axeln blir snedställd. En kombination är na- turllgtvis också möjlig.

Det i fig. 3 illustrerade förfarandet är visat i anslutning till en svarv med ett fast läge på drivenhetens riktning med en snedvinkel oi på 45°. I fig. 4 visas en ut- föringsform där drivenheten kan inta tre olika fasta lägen l, ll och lll med en sned- vinkel a på exempelvis 30°, 45° respektive 60°. I beroende av profilens utseende väljer man därvid den lämpligaste av dessa. Förfarandet kan med fördel användas i en svarv där drivenhetens snedvinkel kan ställas in på ett godtyckligt a mellan extrempositionerna I och lll, varvid ett optimalt vinkelvärde kan användas.

Motsvarande modifikationer kan naturligtvis utföras då orienteringen sker genom lutning av arbetsbordet 2.

I fig. 5 visas en utföringsform där förskjutningslinjerna z och x* ej är orto- gonala. Vid detta utförande kan en mer fördjupad profil svarvas. Vid t.ex. en cir- kelbågformad profil kan med den illustrerade vinkeln mellan z och xïaxlarna en cirkelbåge av upp till ca 135° bågvinkel bearbetas utan riktningsomkastning i nå- gon av riktningarna.

Claims (13)

10 15 20 25 30 515 774 PATENTKRAV

1. Förfarande för svarvning av ett arbetsstycke (1) för åstadkommande av en yta (2) hos arbetsstycket, vilken yta i ett snitt genom den axel (y) kring vilken ar- betsstycket (1) roterar vid svarvningen har en profil (2) med ett varierande avstånd (r) till axeln (y), vilket avstånd (r) varierar mer än skillnaden mellan det radiella av- ståndet (n, rz) till profilens ändpunkter (A, B), varvid svarvverktyget (3), medelst första drivorgan (12) förskjuts längs en första förskjutningslinje (z) och medelst andra drivorgan (9) förskjuts längs en andra förskjutningslinje (x), kännetecknat av att nämnda första (z) och andra (x) förskjutningslinjer och nämnda rotationsaxel (y) orienteras så relativt varandra att svarvverktygets (3) förskjutning. medelst re- spektive drivorgan (12, 9) sker ensriktat.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att arbetsstycket (1) är en ring till ett kul- eller rullager och nämnda yta utgör en rullbana hos ringen.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att profilen (2) är en cirkelbåge.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat av att oriente- ringen åstadkoms genom att nämnda rotationsaxel (y) och minst en av nämnda förskjutningslinjer (z, x) orienteras i ett läge där de bildar en icke rät vinkel (oi) med varandra.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknat av att oriente- ringen åstadkoms genom orientering av rotationsaxeln (y) snett i förhållande till vertikalriktningen.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknat av att oriente- ringen åstadkoms genom orientering av minst en av förskjutningslinjerna (z, x) snett i förhållande till vertikalriktningen. 10 15 20 25 513 774 8

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, kännetecknat av att den första (z) och den andra (x) förskjutningslinjen är ortogonala.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, kännetecknat av att den första (z) och den andra (x') förskjutningslinjen bildar en icke rät vinkel med var- andra.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 1-8, kännetecknat av att den relativa riktningen mellan åtminstone två av rotationsaxeln (y), den första förskjut- ningslinjen (z) och den andra förskjutningslinjen (x) ändras kontinuerligt under svarvningen av ytan.

10. Förfarande enligt något av patentkraven 1-8, kännetecknat av att rota- tionsaxeln (y), den första förskjutningslinjen (z) och den andra förskjutningslinjen (x) orienteras relativt varandra i endera av ett begränsat antal förutbestämda lä- gen, företrädesvis i endera av två till fyra förutbestämda lägen.

11. Svarv anordnad för genomförande av förfarandet enligt något av patent- kraven 1-10.

12. Objekt framställt medelst förfarandet enligt något av patentkraven 1-10.

13. Kullager eller rullager försett med ring framställd medelst förfarandet enligt något av patentkraven 1-10.