CS241647B1

CS241647B1 - Boring bar

Info

Publication number: CS241647B1
Application number: CS841164A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Polansky
Original assignee: Rudolf Polansky
Priority date: 1984-02-20
Filing date: 1984-02-20
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS116484A1

Abstract

Rešaní se týká vyvrtávací tyče hlubokovyvrtávacích strojů, pracujících tažným nebo tlačným způsobem s přívodem řezné kapaliny pro chlazení a odplavování třísek vně vyvrtávací tyče. Podstata řešení spočívá v tom, že vyvrtávací tyč sestává z tělesa ve tvaru trubky, které je na straně nástroje uzavřeno nástrojovým čepem, opatřeným na vnější straně napojovacím závitem pro uchycení nástroje. Na opačné upínací straně je těleso uzavřeno koncovým čepem, v jehož ose je vytvořen otvor, v němž je z vnitřní strany dutiny, tělesa umístěn jednocestný ventil a z vnější strany uložen těsnicí šroub s těsněním, přičemž uzavřená dutina tělesa je naplněna tlakovým médiem.The solution concerns a boring bar of deep boring machines, working in a pulling or pushing manner with a supply of cutting fluid for cooling and flushing chips outside the boring bar. The essence of the solution lies in the fact that the boring bar consists of a tube-shaped body, which is closed on the tool side by a tool pin, provided on the outside with a connecting thread for holding the tool. On the opposite clamping side, the body is closed by an end pin, in the axis of which a hole is formed, in which a one-way valve is placed on the inside of the cavity of the body and a sealing screw with a seal is placed on the outside, while the closed cavity of the body is filled with a pressure medium.

Description

(54)·(54) ·

Vyvrtávací tyčBoring bar

Rešaní se týká vyvrtávací tyče hlubokovyvrtávacích strojů, pracujících tažným nebo tlačným způsobem s přívodem řezné kapaliny pro chlazení a odplavování třísek vně vyvrtávací tyče. Podstata řešení spočívá v tom, že vyvrtávací tyč sestává z tělesa ve tvaru trubky, které je na straně nástroje uzavřeno nástrojovým čepem, opatřeným na vnější straně napo jovacím závitem pro uchycení nástroje. Na opačné upínací straně je těleso uzavřeno koncovým čepem, v jehož ose je vytvořen otvor, v němž je z vnitřní strany dutiny, tělesa umístěn jednocestný ventil a z vnější strany uložen těsnicí šroub s těsněním, přičemž uzavřená dutina tělesa je naplněna tlakovým médiem.The invention relates to a boring bar of deep boring machines operating in a pulling or pushing manner with a supply of coolant for cooling and flushing chips outside the boring bar. The principle of the solution consists in that the boring bar consists of a tube-shaped body which is closed on the tool side with a tool pin provided with an external thread for receiving the tool on the outside. On the opposite clamping side, the body is closed by an end pin, the axis of which is formed by an opening in which a one-way valve is located from the inside of the cavity, the body and a sealing screw with a seal.

241 647241 647

Vynález se týká vyvrtávací tyče hlubokovyvrtávacích strojů, pracujících tažným nebo tlačným způsobem s přívodem řezné kapaliny pro chlazení a odplavování třísek vně vyvrtávací tyče.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a boring bar for deep boring machines operating in a pulling or pushing manner with a supply of cutting fluid for cooling and flushing chips outside the boring bar.

Dosud známé hlubokovyvrtávací stroje umožňují obrábět otvory, jejichž délka se rovná maximálně stonásobku jejich obrobeného průměru. Toto maximum je hlavně omezeno průhybem a torzními kmity vrtací tyče, která je dominujícím členem v soustavě obrobek, nástroj, vrtací tyč, pohon vrtací tyče. Vrtací tyč, na níž je našroubován nástroj, je při tlačném způsobu obrábění vedena pouze vodítky nástroje po obrobeném povrchu. Mezi vnějším průměrem vrtací tyče a obrobeným vnitřním průměrem je minimální rozdíl z důvodu snahy po maximálně možné tuhosti vrtací tyče. Z důvodu dalšího požadavku průtoku potřebného množství řezné kapaliny je nutno upravit průměr vrtací tyče tak, aby tlouštka mezikruží mezi průměrem vrtací tyče a obrobeným povrchem, kterým, je dopravována řezná kapalina k nožům nástroje, byla minimálně 1,5 až 2,0 mm. Tato skutečnost vyžaduje, aby průhyb vrtací tyče při její současné rotaci nedosáhl hodnoty tloušíky vytvořeného mezikruží. V tom případě dochází k přímému styku mezi povrchy vrtací tyče a obrobku, čímž se obrobený povrch znehodnotí. Například při výrobě přesných bezešvých trubek parogenerátorů pro'jadernou energetiku se požaduje u předhotovního trubkového polotovaru třískově opracovat vnitřní průměr od minimálního průměru až do průměru 38 xam o délkách až 6 000 mm při povrchové drsnosti Ra <1,6 (um. Tento požadavek není možno na současných hlubokovyvrtávacích strojích z důvodů ohybových a torzních kmitů vyvrtávací tyče splnit.The prior art deep boring machines make it possible to machine holes whose length is at most 100 times their machined diameter. This maximum is mainly limited by deflection and torsional oscillations of the drill rod, which is the dominant member in the workpiece, tool, drill rod, drill rod drive system. The drilling rod, on which the tool is screwed, is guided only by the tool guides on the machined surface during the punching process. There is a minimum difference between the outer diameter of the drill rod and the machined inner diameter because of the effort to maximize the rigidity of the drill rod. Due to the additional requirement of the required amount of cutting fluid to flow, the diameter of the drill rod must be adjusted so that the thickness of the annulus between the diameter of the drill rod and the machined surface through which the cutting fluid is conveyed to the tool blades is at least 1.5 to 2.0 mm. This requires that the deflection of the drill rod during its simultaneous rotation does not reach the value of the thickness of the annulus formed. In this case, there is a direct contact between the surfaces of the drill rod and the workpiece, thereby degrading the machined surface. For example, in the manufacture of precision seamless tubes of steam generators for nuclear power, a pre-finished tubular blank requires machining an inside diameter from a minimum diameter up to a diameter of 38 xam with lengths up to 6,000 mm at a surface roughness Ra <1.6 (µm). on current deep boring machines due to bending and torsional oscillations to meet the boring bars.

Nevýhody dosavadního stavu techniky jsou odstraněny vyvrtávací tyčí hlubokovyvrtávacích strojů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vyvrtávací tyč sestává z tělesa ve tvaru trubky, které je na straně nástroje uzavřeno nástrojovým Čepem, opatřeným na vnější straně napojovacím závitem pro uchycení nástroje, a naDisadvantages of the prior art are eliminated by the boring bar of the deep boring machines according to the invention, characterized in that the boring bar consists of a tube-shaped body which is closed on the tool side with a tool pin provided with an external thread for attaching the tool and

241 847 upínací straně je těleso uzavřeno koncovým čepem, v jehož ose je vytvořen otvor, v němž je z vnitřní strany dutiny tělesa umístěn jednocestný ventil a z vnější strany uložen těsnící šroub s těsněním, přičemž uzavřená dutina tělesa je naplněna tlakovým médiem.241 847 of the clamping side, the body is closed by an end pin, in the axis of which a hole is formed, in which a one-way valve is located from the inside of the body cavity and a sealing screw with a seal is mounted from the outside.

Výhoda vrtací tyče dle vynálezu spočívá v tom, že působením tlakového média na vnitřní stěny dutiny tělesa dojde v důsledku vzniklých radiálních a osových napětí ke zvýšení tuhosti vyvrtávací tyče. Tím se dosáhne snížení hodnoty torzních kmitů a dosažení větších opracovatelných délek hlavně u malých vrtaných nebo vystružovaných průměrů. Vnesením osového napětí v důsledku hydrostatického tlaku tlakového média uvnitř duté vyvrtávací tyče dochází i ke vzniku tzv. strunového efektu. Dochází ke zvýšení kritických otáček vyvrtávací tyče, tj. otáček, kdy libovolně malý průhyb vyvrtávací tyče či vnější impuls dává možnost vzniku astatického stavu a vzrůstu příčných kmitů vyvrtávací tyče. Na základě vzrůstu hodnoty kritických otáček, které řešení dle vynálezu umožňuje, lze volit odpovídající pracovní otáčky bezpečně ležící mimo oblast otáček kritických. Řešením dle vynálezu se dosáhne uklidnění soustavy nástroj - vyvrtávací tyč - unášecí ústrojí, které ve svém důsledku způsobí snížení fraktur řezné hrany nožů nástroje a ke zlepšení kvality obrobeného povrchu z hlediska jeho drsnosti. Těmito atributy jsou splněny podmínky ke zvětšení obráběných délek. Dochází rovněž ke zvýšení životnosti tvrdokovových nožů.The advantage of the drill rod according to the invention is that the action of the pressure medium on the inner walls of the body cavity results in an increase in the stiffness of the boring rod due to the radial and axial stresses. This achieves a reduction in the torsional oscillation value and achieves greater machinable lengths, especially for small drilled or reamed diameters. The introduction of the axial tension due to the hydrostatic pressure of the pressure medium inside the hollow boring bar also results in the so-called string effect. There is an increase in the critical speed of the boring bar, ie the speed, when arbitrarily small deflection of the boring bar or external impulse gives the possibility of an astatic state and an increase in transverse oscillations of the boring bar. Due to the increase in the critical speed allowed by the solution according to the invention, it is possible to select the corresponding operating speed safely lying outside the critical speed range. The solution according to the invention achieves a soothing of the tool-boring bar-drive assembly, which results in a reduction in the cutting edges of the tool blades and in improving the roughness of the machined surface. These attributes fulfill the conditions for increasing the machined lengths. The service life of carbide blades is also increased.

Příkladné provedení vyvrtávací tyče podle vynálezu je zobrazeno na výkresech, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno uspořádání hlobokovyvrtávacího stroje, na obr. 2 vyvrtávací tyč a na obr. 3 vyvrtávací tyč v řezu, obr. 4 znázorňuje alternativní provedení vyvrtávací tyče a obr. 5 diagram závislosti otáček a osové tahové síly na jednotlivé oblasti kritických otáček.An exemplary embodiment of a boring bar according to the invention is shown in the drawings, in which Fig. 1 schematically shows the arrangement of a hollow-boring machine, Fig. 2 a boring bar and Fig. 3 a boring bar in cross-section. 5 is a diagram of the speed and axial tensile force versus the critical speed regions.

Vyvrtávací tyč 2 ^s nástrojem j^e uložena v horizontálním hlubokovyvrtávacím stroji, kde na loži 2 je umístěn koník 2 a nástrojová skříň 2 ³ přívodem řezné kapaliny ve směru šipky, přičemž obrobek J je uchycen mezi nástrojovou skříní 2 a přítlačnou skříní 6. Vyvrtávací tyč 2 sestává z tělesa 13 ve tvaru trubky, které je na straně nástroje 2 uzavřeno nástrojovým čepem 8, který je opatřen na vnější straně napoj ovacím závitem pro uchycení nástroje 2· Na upínací straně je těleso 13 uzavřeno koncovým čepem v jehož ose je vytvořen otvor, v němž je z vnitřní strany dutiny tělesa 13 umístěn jednocestný ventil 10 a.z vnější strany uložen těsnící šroub 21 ³ těsněním 22. Uzavřená dutina tělesa 13 je naplněna tla- 3 kovou kapalinou. _β47 Boring ^tool bar 2 ^e j hlubokovyvrtávacím stored in a horizontal machine bed 2 on which is placed a tailstock 2 and the tool housing 2 coolant ³ in the arrow direction, the workpiece is clamped J between the tool housing 2 and the pressure box sixth boring bar 2 consists of a tube-shaped body 13, which is closed on the tool side 2 by a tool pin 8, which is provided with a connecting thread on the outer side for holding the tool 2 · On the clamping side the body 13 is closed by an end pin. wherein a one-way valve 10 is located on the inside of the cavity of the body 13 and a sealing screw 21 ^{3 is} mounted on the outside by a seal 22. The closed cavity of the body 13 is filled with pressurized liquid. _β47

Alternativně lze použít hydroskopické hmoty, přičemž je uvnitř dutiny tělesa 13 uložen píst 14 opatřeny po obvodě těsnícími kroužky 15. Dutina tělesa 13 mezi pístem 14 a nástrojovým čepem 8 je vyplněna tlakovou hydroskopickou hmotou a mezi pístem 14 a koncovým čepem % tlakovou kapalinou.Alternatively, hygroscopic materials may be used, wherein within the cavity of the body 13 the piston 14 is provided with circumferential sealing rings 15. The cavity of the body 13 between the piston 14 and the tool pin 8 is filled with a pressurized hygroscopic mass and between the piston 14 and the end pin.

V diagramu závislosti otáček a osové tahové síly na jednotlivé oblasti kritických otáček jsou na svislé ose vyneseny hodnoty otáček za minutu respektive frekvence f otáčení v Hz a na vodorovné ose hodnoty osové tahové síly S, přičemž čísla n (n = 1, 2, 3, 4) udávají jednotlivé oblasti kritických otáček. Hranice oblastí kritických otáček jsou určeny způsobem uchycení vyvrtávací tyče 2» který je dán pracovními podmínkami vyvrtávací tyče T o vnějším průměru i D a vnitřním průměru já d za provozu.In the diagram of speed versus axial tensile force on individual critical speed regions, the vertical axis shows the revolutions per minute respectively the rotational frequency f in Hz and the horizontal axis the values of the axial tensile force S, where n (n = 1, 2, 3, 4) indicate the individual critical speed areas. The boundaries of the critical speed regions are determined by the method of mounting the boring bar 2, which is given by the operating conditions of the boring bar T of outside diameter i D and inside diameter i d in operation.

Při obrábění otvoru o průměru 33,Q m a délce 1=6 000 mm činí vnější průměr vyvrtávací tyče 2 i D = 30 mm a její vnitřní průměr i d = 22 mm. Vyvrtávací tyč JL je uchycena v koníku který zajišťuje její rotaci a posuv. Do nástrojové skříně 2 přiváděna řezná kapalina ve směru šipky, která dále proudí vně vyvrtávací tyče 2 do místa řezu, přičemž v pravé stěně nástrojové skříně 2 3^θ ucpávka, která zamezuje úniku řezné kapaliny. Tlaková kapalina je do dutiny tělesa 13 vyvrtávací tyče 2 přivedena jednocestným ventilem 10 uloženým pod těsnícím šroubem 11 v koncovém čepu 2· Při použití hydroskopické hmoty je tato uzavřena v dutině tělesa 13 vyvrtávací tyče 1 pod pístem 14 na který působí z druhé strany obdobně tlaková kapali nw_Ť Vyvrtávací tyč 2 lz® použít u všech hlubokovyvrtávacích strojů, u nichž řezná kapalina je vedena k nástroji 2 ^νηθ vyvrtávací tyče 2» přičemž vlastní funkce a práce je obdobná jako u vyvrtávacích tyčí dosud známého provedení·When machining a hole with a diameter of 33, Q and a length of 1 = 6,000 mm, the outside diameter of the boring bar 2 is D = 30 mm and its inside diameter id = 22 mm. The boring bar 11 is mounted in a tailstock which ensures its rotation and displacement. Into the tool housing 2 is supplied cutting fluid in the direction of the arrow which continues to flow outside the two boring bars of cut, while in the right wall of the tool housing 2 3 ^θ seal which prevents leakage of cutting fluid. The pressure fluid is introduced into the cavity of the boring bar body 13 via a one-way valve 10 located under the sealing screw 11 in the end pin 2. When using hygroscopic material, this is sealed in the cavity of the boring bar body 13 under the piston 14. nw _« Used boring bar 2 lz® for all deep boring machines in which the cutting fluid is led to the tool 2 ^νη θ of boring bar 2» and the function and work is similar to the boring bars of the known design ·

Jak vyplývá z diagramu závislosti otáček a osové tahové síly na jednotlivé oblasti kritických otáček, vnesená osová tahová síla S kladně ovlivňuje průběh kritických otáček. Při osové tahové síle S = 0 je hodnota kritických otáček nejnižší. V tomto případě se pracovní otáčky vyvrtávací tyče 2 stanovené technologickými podmínkami nacházejí v blízkosti otáček kritických. Pro zajištění bezpečného podkritického režimu nutno při daných-podmínkách zajistit velikost osové tahové síly S v rozmezí 1,0 až 1,5 · 10^ M . Toto rozmezí je v diagramu zvýrazněno křížovým šrafováním. Zvyšování velikosti síly S nad určenou horní hranici rozmezí není efektivní· Vnesením osové tahové síly S do vyvrtávací tyče 2 ^se rovněžAs can be seen from the speed / axial tensile force diagram for each critical speed region, the applied axial tensile force S positively affects the course of the critical speed. With the axial tensile force S = 0, the critical speed value is the lowest. In this case, the working speed of the boring bar 2 determined by the technological conditions is close to the critical speed. In order to ensure a safe subcritical regime, the magnitude of the axial tensile force S in the range of 1.0 to 1.5 · 10 µM must be provided under the given conditions. This range is highlighted in the diagram by cross-hatching. Increasing the magnitude of the force S above the specified upper limit of the range is not effective. By applying the axial tensile force S to the boring bar 2 ^, the

- 4 241 B47 a její stoupající hodnotou jednotlivé oblasti kritických otáček od sebe vzdalují. Maximální napětí vyvozené hydrostatickým tlakem tlakového média je omezeno celkovou únosností vyvrtávací tyče 1_ jako uzavřené tlakové nádoby. Řešení dle vynálezu umožňuje volit pracovní otáčky, které leží pod první oblastí kritických otáček.- 4 241 B47 and its increasing value, the individual areas of critical speed move away from each other. The maximum stress exerted by the hydrostatic pressure of the pressure medium is limited by the overall bearing capacity of the boring bar 7 as a closed pressure vessel. The solution according to the invention makes it possible to select a working speed which lies below the first critical speed region.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A boring bar for deep boring machinescorrected by consisting of a tube-shaped body (13) which is closed on the tool side (5) by a tool pin (8) provided with an external thread for attaching the tool (5), and closed by an end pin (9) in the axis of which a hole is formed in which a one-way valve (10) is located from the inside of the cavity of the body (13) and a sealing screw (11) with a seal (12) wherein the closed cavity of the body (13) is filled with a pressurized medium.

The second boring bar hlubokovyvrtávacích machine according to claim 1, characterized in that _X inside of the body cavity (13) housing the piston (14) having circumferentially sealing rings (15), said hollow body (13) between the piston (14) and a tool pin (8) is filled with a pressurized hygroscopic mass and between the piston (14) and the end pin (9) with a pressurized liquid.