CZ292326B6

CZ292326B6 - Nástrojová hlava pro obráběcí stroje

Info

Publication number: CZ292326B6
Application number: CZ19992594A
Authority: CZ
Inventors: Erich Feil; Falk Hatzfeld; Roland Hörl
Original assignee: Komet Präzisionswerkzeuge Robert Breuning Gmbh
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2003-09-17
Also published as: BR9807505A; JP2001508366A; CZ259499A3; HK1022282A1; EP0966335A1; PL185746B1; PL334801A1; AU6292098A; CA2277961A1; EP0966335B1; DE19702219A1; WO1998032561A1; KR20000070407A; ES2167872T3; ATE209988T1; DE59802332D1

Abstract

N strojov hlava sest v ze z kladn ho t lesa (10), na kter m je uspo° d n se v°etenem (14) obr b c ho stroje spojiteln² n strojov² h° del (16), a z n strojov ho l ka (18) pro °ezn² n stroj (20), kter je excentricky uspo° d no na oto n m Üoup tku (30), kter je pro p°estaven °ezac ho polom ru (x) °ezn ho n stroje (20) ulo eno v i z kladn mu t lesu (10) oto n kolem excentrick osy (28), kter je rovnob n s osou (12) z kladn ho t lesa (10). N strojov l ko (18) je ulo eno v excentrick m otvoru (22) oto n ho Üoup tka (30) oto n kolem osy rovnob n s excentrickou osou (28) a radi ln p°es osu (12) z kladn ho t lesa (10) p°e n v vy°izovac liÜtou (72), kter je uspo° d na oto n kolem t to osy (12) a v i kter je p°i p°estaven oto n ho Üoup tka (30) se°iditeln vzta n rovina (60) n strojov ho l ka (18) nebo °ezn ho n stroje (20) tak, e n strojov l ko (18) je definovan p°estaviteln v z vislosti na ·hlu (.alfa.) nato en oto n ho Üoup tka (30) nebo na °ezac m polom ru (s, x).\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nástrojové hlavy pro obráběcí stroje, která sestává ze základního tělesa, na kterém je uspořádán se vřetenem stroje spojitelný nástrojový hřídel, a z nástrojového lůžka pro řezný nástroj, které je excentricky uspořádáno na otočném šoupátku, které je pro přestavení řezacího poloměru řezného nástroje uloženo vůči základnímu tělesu otočně kolem excentrické osy, která je s výhodou rovnoběžná s osou otáčení, popřípadě osou základního tělesa.

Dosavadní stav techniky

V dokumentu DE-A-196 17 877 (4330822) již bylo pro použití v nástrojové hlavě pro čelní soustružení navrženo, aby se jako pracovní šoupátko použilo na nástrojové hlavě excentricky uspořádané otočné šoupátko, které je otáčeno prostřednictvím hnacího pastorku a ozubeného kola spojeného pevně s otočným šoupátkem, čímž se dosáhne v podstatě radiálního přestavení nástrojového lůžka. Z otáčení otočného šoupátka nevyplývá žádné přemisťování hmoty, takže není zapotřebí vyvažovači šoupátko. Nevýhodou otočného šoupátka je však skutečnost, že při přestavování se mění nejen vzdálenost břitů od osy základního tělesa, nýbrž také orientace břitů vůči ose otáčení nástrojové hlavy.

Vyjde-li se z tohoto stavu techniky, je úkolem vynálezu zdokonalit známou nástrojovou hlavu popsaného druhu tak, aby se při procesu přestavování řezacího poloměru mohla příslušně dostavovat také geometrie břitů.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých nástrojových hlav tohoto druhu do značné míry odstraňuje nástrojová hlava pro obráběcí stroje, která sestává ze základního tělesa, na kterém je uspořádán se vřetenem obráběcího stroje spojitelný nástrojový hřídel, a z nástrojového lůžka pro řezný nástroj, které je excentricky uspořádáno na otočném šoupátku, které je pro přestavení řezacího poloměru řezného nástroje uloženo vůči základnímu tělesu otočně kolem excentrické osy, která je rovnoběžná s osou základního tělesa, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nástrojové lůžko je uloženo v excentrickém otvoru otočného šoupátku otočně kolem osy rovnoběžné s excentrickou osou a radiálně přes osu základního tělesa přečnívá vyřizovací lišta, která je uspořádána otočně kolem této osy a vůči které je při přestavení otočného šoupátka seřiditelná vztažná rovina nástrojového lůžka nebo řezného nástroje tak, že nástrojové lůžko je definovaně přestavitelné v závislosti na úhlu natočení otočného šoupátka nebo na řezacím poloměru.

Předmětem vynálezu je rovněž nástrojová hlava pro obráběcí stroje, která sestává ze základního tělesa, na kterém je uspořádán se vřetenem obráběcího stroje spojitelný nástrojový hřídel, a z nástrojového lůžka pro řezný nástroj, které je excentricky uspořádáno na otočném šoupátku, které je pro přestavení řezacího poloměru řezného nástroje uloženo vůči základnímu tělesu otočně kolem excentrické osy, která je rovnoběžná s osou základního tělesa, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nástrojové lůžko je uloženo v excentrickém otvoru otočného šoupátku otočně kolem osy rovnoběžné s excentrickou osou a otočné šoupátko a nástrojové lůžko jsou navzájem a se základním tělesem spojeny převodovými prostředky tak, že nástrojové lůžko je definovaně přestavitelné v závislosti na úhlu natočení otočného šoupátka nebo na řezacím poloměru.

- 1 CZ 292326 B6

Převodové prostředky jsou s výhodou tvořeny ozubenými koly, ozubenými věnci a/nebo ozubenými tyčemi.

Dále je výhodné, jestliže převodové prostředky jsou stavitelné bez vůle.

Kromě toho je výhodné, jestliže převodové prostředky na hnací straně obsahují rotační převod do pomala nebo lineámě-rotační převod.

Rotační převod do pomala je s výhodou proveden jako planetový převod nebo jako harmonický převod s navzájem koaxiálním hnacím hřídelem a výstupním hřídelem.

Zmíněný převod do pomala nebo lineámě-rotační převod a na něj navazující převodové prostředky jsou uspořádány uvnitř základního tělesa, s výhodou v radiálním směru v sobě navzájem.

Pro řezací poloměr nástrojové hlavy v závislosti na úhlu natočení otočného šoupátka kolem excentrické osy platí vztah x(a) = x/a² + 2r² (1 - cos a) + 4ar sin oí(oí/2) a pro korekční úhel vztažné roviny řezacího nástroje platí vztah x/ix (a) δ' (cx) = a/2 + 90° - arcsin přičemž (r) je řezací poloměr ve vztahu k excentrické ose otočného šoupátka (excentricita) a (a) je nejmenší řezací poloměr ve vztahu k ose základního tělesa.

Ve výchozí poloze, kdy břit kříží osu základního tělesa, platí pro řezací poloměr v závislosti na úhlu natočení otočného šoupátka vztah

a pro korekční úhel platí vztah δ = α/2, přičemž (r) je excentricita otočného šoupátka.

Otočné šoupátko je s výhodou otočně uloženo v excentrickém otvoru základního tělesa, nástrojové lůžko je otočně uloženo v excentrickém otvoru otočného šoupátka, mezi se základním tělesem pevně spojeným hnacím mechanismem nebo s obráběcím strojem spojeným mechanismem a otočným šoupátkem jsou uspořádány převodové prostředky pro toto otočné šoupátko, mezi nástrojovým lůžkem a základním tělesem jsou uspořádány převodové prostředky pro toto nástrojové lůžko a převodové prostředky pro otočné šoupátko a převodové prostředky pro nástrojové lůžko mají definovaný převodový poměr.

-2CZ 292326 B6

Převodové prostředky pro otočné šoupátko obsahují hnacím mechanismem (otočná tyč, výstupní hřídel) poháněný ozubený věnec, který je koncentrický s osou základního tělesa a je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením, se kterým je v záběru ozubený věnec, spojený pevně s otočným šoupátkem, který je s výhodou proveden jako věnec s vnějším ozubením.

Převodové prostředky pro nástrojové lůžko s výhodou obsahují se základním tělesem spojené ozubené kolo, se kterým je v záběru ozubený věnec spojený pevně s nástrojovým lůžkem, který je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením.

Nejméně část ozubených věnců a příslušných ozubených kol nebo ozubených věnců je s výhodou provedena na způsob segmentů.

V základním tělese je v koncentrickém vrtání otočně uloženo kruhové šoupátko, v excentrickém otvoru kruhového šoupátka je otočně uloženo otočné šoupátko a v excentrickém otvoru otočného šoupátka je otočně uloženo nástrojové lůžko, přičemž kruhové šoupátko je za unášení otočného šoupátka a nástrojového lůžka pomocí hnacího mechanismu, který je pevně spojen se základním tělesem, nebo s obráběcím strojem spojeného hnacího mechanismu (otočná tyč, výstupní hřídel), uspořádáno otočně kolem osy základního tělesa a mezi základním tělesem na jedné straně a otočným šoupátkem a nástrojovým lůžkem na druhé straně jsou uspořádány převodové prostředky s navzájem sladěnými převodovými poměry.

Zmíněné otočné šoupátko je s výhodou opatřeno ozubeným věncem, který je koncentrický k excentrické ose a který je v záběru s ozubeným věncem, spojeným pevně se základním tělesem, který je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením.

Naposledy zmíněné nástrojové lůžko je s výhodou opatřeno kjeho ose otáčení koncentrickým ozubeným věncem, který je, popřípadě přes na otočném šoupátku volně uložené ozubené mezikolo, v záběru s ozubeným věncem spojeným pevně se základním tělesem, který je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením.

Hnací mechanismus je opatřen obráběcím strojem poháněnou otočnou tyčí, která je koaxiální s osou základního tělesa.

Zmíněný hnací mechanismus je s výhodou opatřen mezilehlým převodem s výstupním hřídelem, který je koncentrický s osou základního tělesa.

Excentricity excentrických otvorů v kruhovém šoupátku a v otočném šoupátku jsou s výhodou stejně velké.

Dále je výhodné, jestliže nástrojová hlava je opatřena systémem pro měření úhlu přestavení otočného šoupátka nebo kruhového šoupátka nebo dráhy přestavení řezného nástroje.

Kromě toho je výhodné, jestliže v otočném šoupátku a/nebo v základním tělesu a/nebo v kruhovém šoupátku jsou uspořádány vyvažovači hmoty pro vyvážení nástrojové hlavy vůči ose základního tělesa.

Předmětem vynálezu je rovněž nástrojová hlava pro obráběcí stroje, která sestává ze základního tělesa, na kterém je uspořádán se vřetenem obráběcího stroje spojitelný nástrojový hřídel, a z nástrojového lůžka pro řezný nástroj, které je excentricky uspořádáno na otočném šoupátku, které je pro přestavení řezacího poloměru řezného nástroje uloženo vůči základnímu tělesu otočně kolem excentrické osy, která je rovnoběžná s osou základního tělesa, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že tato nástrojová hlava je opatřena navzájem oddělenými, elektronicky navzájem propojitelnými hnacím prostředky pro otočné šoupátko a nástrojové lůžko.

-3CZ 292326 B6

Konečně může být výhodné, jestliže nástrojová hlava je opatřena nejméně dvěma společně nebo odděleně ovladatelnými otočnými šoupátky s přestavitelnými nástrojovými lůžky, přičemž tato otočná šoupátka jsou uspořádána v excentrických otvorech základního tělesa nebo kruhového šoupátka.

Řešení podle vynálezu vychází ze základní myšlenky spočívající v tom, že nástrojové lůžko je v závislosti na úhlu natočení otočného šoupátka nebo řezacím poloměru definovaně přestavitelné vůči otočnému šoupátku. Takto je umožněno, aby geometrie břitů zůstala při přestavení řezacího poloměru konstantní. Toto může být zajištěno například tak, že nástrojové lůžko je přestavitelné vůči otočnému šoupátku, přičemž je zajištěna definovaná orientace řezného nástroje vůči ose základního tělesa. Toto může být s výhodou provedeno tak, že nástrojové lůžko je vůči otočnému šoupátku přestavitelné za průchodu vztažné roviny řezného nástroje osou základního tělesa. Nástrojové lůžko může být za tím účelem otočně kolem osy rovnoběžné s excentrickou osou otočného šoupátka uloženo v excentrickém otvoru otočného šoupátka.

V jednom z výhodných provedení vynálezu je nástrojová hlava opatřena radiálně přes osu základního tělesa přečnívající vyřizovací lištou, která je otočná kolem této osy a vůči které je při přestavení otočného šoupátka vyřiditelná vztažná rovina nástrojového lůžka nebo řezného nástroje.

Jedno zktomuto alternativních provedení vynálezu spočívá vtom, že otočné šoupátko a nástrojové lůžko jsou navzájem a se základním tělesem spojeny převodovými prostředky, které mohou být přitom tvořeny ozubenými koly, ozubenými věnci a/nebo ozubenými tyčemi.

Jedno z dalších zdokonalení tohoto principu spočívá v tom, že otočné šoupátko je otočně uloženo v excentrickém otvoru základního tělesa, zatímco nástrojové lůžko je otočně uloženo v excentrickém otvoru otočného šoupátka. Mezi hnacím mechanismem spojeným pevně se základním: tělesem nebo hnacím mechanismem spojeným s obráběcím strojem a excentrickým otočným šoupátkem jsou přitom uspořádány převodové prostředky pro otočné šoupátko, zatímco mezi nástrojovým lůžkem a základním tělesem jsou uspořádány převodové prostředky pro nástrojové lůžko. Dostavování břitu probíhá přitom tak, že převodové prostředky pro otočné šoupátko a převodové prostředky pro nástrojové lůžko mají definovaný poměr převodů. Převodové prostředky pro otočné šoupátko jsou za tím účelem s výhodou opatřeny ozubeným věncem, který je poháněn hnacím mechanismem, je koncentrický s osou základního tělesa a je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením, kteiý je v záběru s ozubeným věncem, který je pevně spojen s otočným šoupátkem a je s výhodou proveden jako věnec s vnějším ozubením, zatímco převodové prostředky pro nástrojové lůžko mohou být opatřeny ozubeným kolem, které je koncentrické s excentrickou osou otočného šoupátka, je pevně spojeno se základním tělesem a je v záběru s ozubeným věncem, který je pevně spojen s nástrojovým lůžkem a je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením.

Aby se síly vznikající při procesu řezání a přestavování mohly přenášet pokud možno bez vůle, je otočné šoupátko v excentrickém otvoru uloženo v axiálně/radiálním ložisku, které je uspořádáno v excentrickém otvoru a je s výhodou provedeno jako kuželíkové ložisko. Z prostorových důvodů je nejméně část ozubených věnců a příslušných součástí provedena jako segmenty, přičemž je třeba vzít ohled na to, že v těchto oblastech neprobíhají žádné plné, nýbrž pouze dílčí otáčky součástek.

V důsledku excentrického uspořádání řezného nástroje na otočném šoupátku vzniká nevyváženost, která může být kompenzována vyvažovacími hmotami jak v otočném šoupátku, tak i v základním tělese. Významná výhoda otočného šoupátka však spočívá vtom, že nevyváženosti mohou být technicky provedeny jako symetrické. To znamená, že jsou svou

-4CZ 292326 B6 hmotou vždy symetrické kjejich ose otáčení. Takto je umožněno přesné vyvážení nástrojové hlavy vůči ose otáčení, aniž by bylo zapotřebí vyvažovači šoupátko.

V jedné z dalších variant provedení vynálezu je v koncentrickém vrtání základního tělesa otočně uloženo kruhové šoupátko, v excentrickém otvoru kruhového šoupátka je otočně uloženo otočné šoupátko a v excentrickém otvoru otočného šoupátka je otočně uloženo nástrojové lůžko, přičemž kruhové šoupátko je pomocí hnacího mechanismu, který je pevně spojen se základním tělesem nebo spojen s obráběcím strojem, otočné kolem osy základního tělesa, přičemž dochází k unášení otočného šoupátka a nástrojového lůžka. Mezi otočným šoupátkem a základním tělesem na jedné straně a nástrojovým lůžkem na druhé straně jsou přitom uspořádány převodové prostředky, které mají navzájem sladěné převodové poměry. Excentrické otočné šoupátko je jako převodovým prostředkem opatřeno ozubeným kolem koncentrickým sosou otáčení otočného šoupátka, které je v záběru s ozubeným věncem, který je pevně spojen se základním tělesem a je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením. Nástrojové lůžko je s výhodou opatřeno ozubeným kolem koncentrickým s osou nástrojového lůžka, přičemž toto ozubené kolo je případně přes ozubené mezikolo, které je volně uloženo na otočném šoupátku, v záběru s ozubeným věncem, kteiý je pevně spojen se základním tělesem a je s výhodou proveden jako věnec s vnitřním ozubením. Excentricity excentrických otvorů v kruhovém šoupátku a v otočném šoupátku jsou přitom s výhodou stejně velké.

Hnací mechanismus je s výhodou opatřen otočnou tyčí, která je koncentrická s osou základního tělesa a je poháněna obráběcím strojem, nebo mezilehlým převodem s výstupním hřídelem, kteiý je koncentrický s osou základního tělesa. Mezilehlý převod může být přitom proveden jako rotační převod do pomala nebo jako lineárně rotační převod. Jako rotační převod do pomala se s výhodou použije planetový převod nebo harmonický převod s navzájem koaxiálním hnacím a výstupním hřídelem.

V zásadě je možné, aby otočné šoupátko, kruhové šoupátko a nástrojové lůžko byly opatřeny navzájem oddělenými a elektronicky navzájem propojitelnými hnacími prostředky. Je přitom možné, aby se seřizovači předpis pro nástrojové lůžko v závislosti na přestavení otočného šoupátka vytvořil do značné míry libovolně. Lze přitom vědomě vzít ohled na tvorbu třísek, například při obrábění obrobků z rozdílných materiálů. Těmito opatřeními lze příznivě ovlivnit životnost břitů.

Ke sledování dráhy přestavování může být v základním tělese uspořádán s výhodou elektronický systém pro měření úhlu přestavení otočného šoupátka nebo kruhového šoupátka nebo dráhy přestavení řezného nástroje.

V dalším výhodném provedení nástrojové hlavy podle vynálezu je tato nástrojová hlava opatřena nejméně dvěma společně nebo odděleně ovladatelnými otočnými šoupátky s přestavitelnými nástrojovými lůžky, přičemž tato otočná šoupátka jsou uspořádána v excentrických otvorech základního tělesa nebo kruhového šoupátka.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:

- na obr. la řez nástrojovou hlavou provedenou jako nástrojová hlava pro čelní soustružení, s excentrickým otočným šoupátkem;

- na obr. lb půdorysný pohled na nástrojovou hlavu s nástrojovým lůžkem;

-5CZ 292326 B6

- na obr, lc řez nástrojovou hlavou v oblasti převodu s ozubenými koly;

- na obr. Id řez otočným šoupátkem;

- na obr. 2a a 2b schematické půdorysné pohledy na nástrojovou hlavu s dvěma různými natočeními otočného šoupátka;

- na obr. 3a půdorysný pohled na nástrojovou hlavu pro čelní soustružení v provedení obměněném vůči provedení z obr. 1;

- na obr. 3b řez nástrojovou hlavou v rovině B-B z obr. 3a;

- na obr. 3c řez nástrojovou hlavou v poloze natočené ve srovnání s vyobrazením na obr. 3b o 90°;

- na obr. 3d řez nástrojovou hlavou v rovině D-D z obr. 3a;

- na obr. 4a řez nástrojovou hlavou v provedení obměněném vůči provedení z obr. 1 a 3, s koncentrickým kruhovým šoupátkem a excentrickým otočným šoupátkem;

- na obr. 4b a 4c schematické půdorysné pohledy na nástrojovou hlavu z obr. 4a s dvěma různými úhlovými polohami kruhového šoupátka;

- na obr. 5 schematický půdorysný pohled na obměněné provedení nástrojové hlavy se seřizovači lištou;

- na obr. 6a grafiku k výpočtu řezacího poloměru a korekčního úhlu řezací desky nástrojové hlavy s otočným šoupátkem ve zjednodušeném znázornění;

- na obr. 6b a 6c dva diagramy s = s (a) a δ = δ (a); a

- na obr. 7 model pro výpočet řezacího poloměru (x) a korekčního úhlu (_e) pro nástrojovou hlavu s ve srovnání s obr. 6a zobecněným uspořádáním otočného šoupátka v základním tělese.

Příklady provedení vynálezu

Nástrojová hlava, která je znázorněna na výkresech, je jako hlava pro čelní soustružení určena pro obráběcí stroje. Nástrojová hlava sestává v podstatě ze základního tělesa 10. které je otočné kolem osy 12 otáčení, dále z nástrojového hřídele 16, který vyčnívá v axiálním směru ze základního tělesa 10 a lze ho podle obr. 4a spojit s vřetenem 14 obráběcího stroje, nástrojového lůžka 18 pro řezný nástroj 20, na řezném nástroji 20 uspořádané řezné destičky 26, která je opatřena břitem 24 a konečně z otočného šoupátka 30, v jehož excentrickém otvoru 22 je uloženo nástrojové lůžko 18 a které je vůči základnímu tělesu 10 otočné kolem excentrické osy 28, která je rovnoběžná s osou 12 otáčení nebo základního tělesa 10, přičemž při otočení otočného šoupátka 30 dochází k přestavení řezacího poloměru břitu 24. Otočné šoupátko 30 je za tím účelem podle obr. 1 a 3 uloženo v excentrickém otvoru 32 základního tělesa 10 nebo podle obr. 4 kruhového šoupátka 34, a to pomocí valivých ložisek 36.

V příkladu podle obr. 4 je kruhové šoupátko 34 uloženo prostřednictvím valivých ložisek 38 ve vrtání 40, které je koncentrické s osou 12 otáčení. Nástrojové lůžko 18 je v provedení podle obr. 1 a 3 uloženo svým válcovým obvodem v kluzném ložisku, které je tvořeno excentrickým

-6CZ 292326 B6 otvorem 22. zatímco v provedení podle obr. 4 je v excentrickém otvoru 22 uloženo pomocí přídavného valivého ložiska 42.

Jak je patrné zejména z obr. Ia, 3c, 3d a 4b, mají excentrické otvory 22 a 32 ve znázorněných příkladech provedení vždy stejnou excentricitu e. V důsledku excentrického uspořádání řezacího nástroje 20 v otočném šoupátku 30 a excentrického uspořádání otočného šoupátka 30 v základním tělese 10, popřípadě v kruhovém šoupátku 34, vzniká nevyváženost, která je vyvažována vyvažovacími hmotami 44 v otočném šoupátku 30 a vyvažovacími hmotami 46 v základním tělese 10 nebo v kruhovém šoupátku 34.

Významná výhoda otočného šoupátka 30 spočívá v tom, že nevyváženost vůči ose 12 otáčení základního tělesa 10 může být kompenzována symetrickým hmotami. Při otáčení otočného šoupátka 30 nenastává žádné přemisťování hmoty, takže není zapotřebí žádné vyvažovači šoupátko. Zásluhou toho se vystačí s poměrně malým a na dráze přestavení nezávislým hnacím výkonem.

V příkladech provedení, které jsou znázorněny na obr. 1 až 3, je otočné šoupátko 30 poháněno pomocí s osou 12 koncentrické otočné tyče nebo výstupního hřídele 48 hnacího mechanismu, který je součástí obráběcího stroje. Tento hnací mechanismus obsahuje převod 45 do pomala, jehož hnací hřídel 47 na straně obráběcího stroje a jehož výstupní hřídel 48 jsou uspořádány navzájem koaxiálně. Převodový poměr tohoto převodu 45 se volí s výhodou v rozsahu mezi 10:1 a 1000:1, zejména přibližně 100:1.

Výstupní hřídel 48 je na svém čelním konci opatřen věncem 50 s vnitřním ozubením ve tvaru segmentu, který je v záběru s věncem 52 s vnějším ozubením menšího průměru, který je bez vzájemné vůle uspořádán na otočném šoupátku 30. Při otáčení otočného šoupátka 30 je spolu s ním unášeno nástrojové lůžko 18, což je spojeno s přestavením řezacího poloměru břitu 24. Aby se při točivém unášení řezného nástroje 20 kompenzovala měnící se geometrie břitu 24. to jest orientace tohoto břitu 24 vůči ose 12 otáčení, je nástrojové lůžko 18 opatřeno věncem 54 s vnitřním ozubením, který je koncentrický sosou nástrojového lůžka 18 a je v záběru s ozubeným kolem 58. které je pevně spojeno se základním tělesem 10. popřípadě je vytvarováno na držáku 11. který je pevně spojen se základním tělesem 10. Převodové poměry převodu 45, sestávajícího z věnce 50 s vnitřním ozubením a věnce 54 s vnějším ozubením, na jedné straně, a převodu sestávajícího z věnce 54 s vnitřním ozubením a ozubeného kola 58 na straně druhé jsou navzájem sladěny tak, že řezná destička 26 je svou referenční rovinou 60 v každé poloze natočení otočného šoupátka 30 orientována směrem kose 12 otáčení. V příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 2a a 2b, je řezná destička 26 při natočení otočného šoupátka 30 o úhel a = 30° natočena o korekční úhel 8= 15°. Řezací průměr se současně z počátečních 50 mm zvětší na 54,14 mm.

V příkladu provedení podle obr. 4a až 4c se kruhové šoupátko 34 pomocí otočné tyče nebo výstupního hřídele 48 otáčí koncentricky se základním tělesem W. Výstupní hřídel 48 je poháněn hnacím mechanismem, který sestává z tažné tyče 51 spojené s obráběcím strojem a lineámě-rotačního převodu 47 '. Posuvný pohyb tažné tyče 51 ve směru obousměrné šipky 49 se v lineámě-rotačním převodu 47 převádí na požadovaný točivý pohyb výstupního hřídele 48 ve směru šipky 53. Hnací mechanismus a lineámě-rotační převod 47 ' mohou být uvnitř základního tělesa 10 konstrukčně uspořádány v sobě navzájem tak, že vyjde poměrně malá konstrukční délka. Pomocí výstupního hřídele 48 je točivě unášeno jak otočné šoupátko 30. které je uloženo v excentrickém otvoru 32 kruhového šoupátka 34, tak i nástrojové lůžko 18, které je uloženo v excentrickém otvoru 22. K přestavení otočného šoupátka 30 vůči kruhovému šoupátku 34 a základnímu tělesu 10 je otočné šoupátko 30 opatřeno věncem 62 s vnějším ozubením, který je v záběru s věncem 64 s vnitřním ozubením, který je pevně spojen se základním tělesem 10. Nástrojové lůžko 18 je dále opatřeno věncem 66 s vnějším ozubením, který je koncentrický

-7CZ 292326 B6 s tímto nástrojovým lůžkem 18 a je prostřednictvím ozubeného mezikola 68. které je volně otočně uloženo na excentrické ose 28 otočného šoupátka 30, v záběru s věncem 70 s vnitřním ozubením, který je pevně spojen se základním tělesem ]0. Převodové poměry zmíněnými ozubenými věnci 62, 64, 66. 70 tvořených převodů jsou navzájem sladěny tak, že při přestavení řezacího poloměru řezné destičky 26 směřuje vztažná rovina 60 této řezné destičky 26 k ose 12 otáčení - viz přechod mezi obr. 4b a 4c.

V příkladu provedení nástrojové hlavy, který je ve schematickém půdorysném pohledu znázorněn na obr. 5, je otočné šoupátko 30, které je v základním tělesu 10 uloženo otočně kolem excentrické osy 28, rovněž opatřeno nástrojovým lůžkem 18, které je otočně uloženo v excentrickém otvoru 22 otočného šoupátka 30. Orientování vztažné roviny 60 řezné destičky 26 vůči ose 12 otáčení nástrojové hlavy se zde provádí pomocí vyřizovací lišty 72, která je na základním tělese 10 otočná kolem osy 12 otáčení, svou vyřizovací rovinou 74 přiléhá ke vztažné rovině 60 řezné destičky 26 a při přestavování točivě unáší nástrojové lůžko 18 v jeho excentrickém otvoru 22. Vyřizovací lišta 72 má při tomto přestavování tedy stejnou funkci jako převody s ozubenými koly podle obr. 1 až 4.

V příkladu provedení, který je znázorněn na obr. 6a, je použit systém k měření dráhy, který je opatřen měřítkem 80, které je spojeno s nástrojovým držákem, a čtecí hlavou 82. která je uspořádána na vyřizovací liště 72. Toto řešení umožňuje absolutní měření dráhy přestaven břitu 24 vůči základnímu tělesu 10.

V diagramu na obr. 6a jsou znázorněny dráhy a úhlové poměry pro zjednodušený případ výchozího bodu, kdy dráha přestavování řezné destičky 26 prochází osou 12 otáčení. Na základě tohoto diagramu lze odvodit následující vztahy pro řezacím poloměr s (a) a pro korekční úhel δ (a) břitu 24.

Řezací poloměr s (a) ve vztahu k ose 12 otáčení, popřípadě ose základního tělesa 10, v závislosti na úhlu a otočného šoupátka 30 vyplývá v tomto případě ze vztahu s (a) (1) kde (r) představuje řezací poloměr ve vztahu k excentrické ose 28 a zároveň excentricitu otočného šoupátka 30.

Pro korekční úhel δ v závislosti na úhlu a natočení platí vztah δ = α/2 (2).

Vztahy podle rovnic (1) a (2) jsou znázorněny v grafech na obr. 6b a 6c.

Diagram na obr. 7 popisuje dráhy a úhly, které jsou zapotřebí pro výpočet řezacího poloměru x a korekčního úhlu δ' v obecném případě mimo střed se nacházejícího otočného šoupátka 30.

Pro řezací poloměr x v závislosti na úhlu a natočení otočného šoupátka 30 platí vztah x(a) = va² + 2r² (1 - cos a) + 4ar sin a(a/2) (3),

-8CZ 292326 B6 kde (r) je poloměr řezné destičky 26 ve vztahu k excentrické ose 28 otočného šoupátka 30 a (a) je nej menší řezací poloměr ve vztahu k ose 12 otáčení. Pro korekční úhel δ ' v závislosti na úhlu a natočení platí vztah

+ cos a δ' (a) = a/2 + 90° - arcsin (4), (a) kde x (a) se dosadí z rovnice (3).

Definice korekčního úhlu δ' se od definice korekčního úhlu δ podle rovnice (2) liší o úhel 90°.

Uhly β, γ, ε a dráha s, které jsou přídavně vyznačeny na diagramu podle obr. 7, jsou pomocné veličiny pro odvození rovnic (3) a (4).

Předchozí popis lze shrnout následovně: Vynález se týká nástrojové hlavy pro obráběcí stroje. Nástrojová hlava sestává v podstatě ze základního tělesa 10, z nástrojového hřídele 16. který axiálně vyčnívá ze základního tělesa 10 a který lze spojit se vřetenem obráběcího stroje, z nástrojového lůžka 18 pro řezný nástroj 20 a z otočného šoupátka 30, které excentricky nese nástrojové lůžko 18 a které je za účelem přestavení řezacího poloměru x vůči základnímu tělesu 10 otočné kolem excentrické osy 28. která je rovnoběžná s osou 12 otáčení, popřípadě osou základního tělesa 10. Aby se při řezaní zajistila konstantní geometrie řezného nástroje 20, je nástrojové lůžko 18 vůči otočnému šoupátku 30 definovaně přestavitelné v závislosti na úhlu přestavení otočného šoupátka 30 nebo řezacím poloměru x.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Nástrojová hlava pro obráběcí stroje, která sestává ze základního tělesa (10), na kterém je uspořádán se vřetenem (14) obráběcího stroje spojitelný nástrojový hřídel (16), a z nástrojového lůžka (18) pro řezný nástroj (20), které je excentricky uspořádáno na otočném šoupátku (30), které je pro přestavení řezacího poloměru (x) řezného nástroje (20) uloženo vůči základnímu tělesu (10) otočně kolem excentrické osy (28), která je rovnoběžná s osou (12) základního tělesa (10), vyznačující se tím, že nástrojové lůžko (18) je uloženo v excentrickém otvoru (22) otočného šoupátka (30) otočně kolem osy rovnoběžné s excentrickou osou (28) a radiálně přes osu (12) základního tělesa (10) přečnívá vyřizovací lišta (72), která je uspořádána otočně kolem této osy (12) a vůči které je při přestavení otočného šoupátka (30) seřiditelná vztažná rovina (60) nástrojového lůžka (18) nebo řezného nástroje (20) tak, že nástrojové lůžko (18) je definovaně přestavitelné v závislosti na úhlu (a) natočení otočného šoupátka (30) nebo na řezacím poloměru (s, x).
2. Nástrojová hlava pro obráběcí stroje, která sestává ze základního tělesa (10), na kterém je uspořádán se vřetenem (14) obráběcího stroje spojitelný nástrojový hřídel (16), a z nástrojového lůžka (18) pro řezný nástroj (20), které je excentricky uspořádáno na otočném šoupátku (30), které je pro přestavení řezacího poloměru (x) řezného nástroje (20) uloženo vůči základnímu tělesu (10) otočně kolem excentrické osy (28), která je rovnoběžná s osou (12) základního tělesa (10), vyznačující se tím, že nástrojové lůžko (18) je uloženo v excentrickém otvoru

-9CZ 292326 B6 (22) otočného šoupátku (30) otočně kolem osy rovnoběžné s excentrickou osou (28) a otočné šoupátko (30) a nástrojové lůžko (18) jsou navzájem a se základním tělesem (10) spojeny převodovými prostředky tak, že nástrojové lůžko (18) je definovaně přestavitelné v závislosti na úhlu (a) natočení otočného šoupátka (30) nebo na řezacím poloměru (s, x).
3. Nástrojová hlava podle nároku 2, vyznačující se tím, že převodové prostředky jsou tvořeny ozubenými koly (58), ozubenými věnci (50) a/nebo ozubenými tyčemi.
4. Nástrojová hlava podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že převodové prostředky jsou stavitelné bez vůle.
5. Nástrojová hlava podle některého z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že převodové prostředky na hnací straně obsahují rotační převod (45) do pomala nebo lineáměrotační převod (47').
6. Nástrojová hlava podle nároku 5, vyznačující se tím, že rotační převod (45) do pomala je proveden jako planetový převod nebo jako harmonický převod s navzájem koaxiálním hnacím hřídelem (47) a výstupním hřídelem (48).
7. Nástrojová hlava podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že převod (45) do pomala nebo lineámě-rotační převod (47') a na něj navazující převodové prostředky jsou uspořádány uvnitř základního tělesa (10), s výhodou v radiálním směru v sobě navzájem.
8. Nástrojová hlava podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že pro řezací poloměr (x) nástrojové hlavy v závislosti na úhlu (a natočení otočného šoupátka (30) kolem excentrické osy (28) platí vztah x(a) = 7a² + 2r²(1 - cos a) + 4ar sin a(a/2) a pro korekční úhel δ' (a) vztažné roviny (60) řezacího nástroje (20) platí vztah + cos a δ'(a) = a/2 + 90° - arcsin v^2x (a) přičemž (r) je řezací poloměr ve vztahu k excentrické ose (28) otočného šoupátka (30) (excentricita) a (a) je nejmenší řezací poloměr ve vztahu k ose (12) základního tělesa (10).
9. Nástrojová hlava podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že ve výchozí poloze, kdy břit (24) kříží osu (12) základního tělesa (10) (a = 0), platí pro řezací poloměr (s) v závislosti na úhlu (a) natočení otočného šoupátka (30) vztah

S (a) a pro korekční úhel δ platí vztah δ = a/2,

-10CZ 292326 B6 přičemž (r) je excentricita otočného šoupátka (30).
10. Nástrojová hlava podle některého z nároků 2až 9, vyznačující se tím, že otočné šoupátko (30) je otočně uloženo v excentrickém otvoru (32) základního tělesa (10), nástrojové lůžko (18) je otočně uloženo v excentrickém otvoru (22) otočného šoupátka (30), mezi se základním tělesem (10) pevně spojeným hnacím mechanismem nebo s obráběcím strojem spojeným mechanismem a otočným šoupátkem (30) jsou uspořádány převodové prostředky pro toto otočné šoupátko (30), mezi nástrojovým lůžkem (18) a základním tělesem (10) jsou uspořádány převodové prostředky pro toto nástrojové lůžko (18) a převodové prostředky pro otočné šoupátko (30) a převodové prostředky pro nástrojové lůžko (18) mají definovaný převodový poměr.
11. Nástrojová hlava podle nároku 10, vyznačující se tím, že převodové prostředky pro otočné šoupátko (30) obsahují hnacím mechanismem poháněný ozubený věnec, který je koncentrický s osou (12) základního tělesa (10) a je s výhodou proveden jako věnec (50) s vnitřním ozubením, se kterým je v záběru ozubený věnec spojený pevně s otočným šoupátkem (30), který je s výhodou proveden jako věnec (52) s vnějším ozubením.
12. Nástrojová hlava podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že převodové prostředky pro nástrojové lůžko (18) obsahují se základním tělesem (10) spojené ozubené kolo (58), se kterým je v záběru ozubený věnec spojený pevně s nástrojovým lůžkem (18), který je s výhodou proveden jako věnec (54) s vnitřním ozubením.
13. Nástrojová hlava podle některého z nároků 3 až 12, vyznačující se tím, že nejméně část ozubených věnců a příslušných ozubených kol nebo ozubených věnců je provedena na způsob segmentů.
14. Nástrojová hlava podle některého z nároků 2 až 13, vyznačující se tím, že v základním tělese (10) je v koncentrickém vrtání (40) otočně uloženo kruhové šoupátko (34), v excentrickém otvoru (32) kruhového šoupátka (34) je otočně uloženo otočné šoupátko (30) a v excentrickém otvoru (22) otočného šoupátka (30) je otočně uloženo nástrojové lůžko (18), přičemž kruhové šoupátko (34) je za unášení otočného šoupátka (30) a nástrojového lůžka (18) pomocí hnacího mechanismu, který je pevně spojen se základním tělesem (10), nebo s obráběcím strojem spojeného hnacího mechanismu, uspořádáno otočně kolem osy (12) základního tělesa (10) a mezi základním tělesem (10) na jedné straně a otočným šoupátkem (30) a nástrojovým lůžkem (18) na druhé straně jsou uspořádány převodové prostředky s navzájem sladěnými převodovými poměry.
15. Nástrojová hlava podle nároku 14, vyznačující se tím, že otočné šoupátko (30) je opatřeno ozubeným věncem (62), kteiý je koncentrický k excentrické ose (28) a kteiý je v záběru s ozubeným věncem, spojeným pevně se základním tělesem (10), který je s výhodou proveden jako věnec (64) s vnitřním ozubením.
16. Nástrojová hlava podle nároku 14 nebo 15, vyznačující se tím, že nástrojové lůžko (18) je opatřeno kjeho ose otáčení koncentrickým ozubeným věncem (66), který je, popřípadě přes na otočném šoupátku (30) volně uložené ozubené mezikolo (68), v záběru s ozubeným věncem spojeným pevně se základním tělesem (10), který je s výhodou proveden jako věnec (70) s vnitřním ozubením.
17. Nástrojová hlava podle některého z nároků lOažl 6, vyznačující se tím, že hnací mechanismus je opatřen obráběcím strojem poháněnou otočnou tyčí, která je koaxiální s osou (12) základního tělesa (10).

-11 CZ 292326 B6
18. Nástrojová hlava podle některého z nároků lOažl 7, vyznačující se tím, že hnací mechanismus je opatřen mezilehlým převodem s výstupním hřídelem, který je koncentrický s osou (12) základního tělesa (10).
19. Nástrojová hlava podle některého z nároků 14 až 18, vyznačující se tím, že excentricity excentrických otvorů (32, 22) v kruhovém šoupátku (34) a v otočném šoupátku (30) jsou stejně velké.
20. Nástrojová hlava podle některého z nároků 1 až 19, vyznačující se tím, že je opatřena systémem pro měření úhlu přestavení otočného šoupátka (30) nebo kruhového šoupátka (34) nebo dráhy přestavení řezného nástroje (20).
21. Nástrojová hlava podle některého z nároků 1 až 20, vyznačující se tím, že v otočném šoupátku (30) a/nebo v základním tělesu (10) a/nebo v kruhovém šoupátku (34) jsou uspořádány vyvažovači hmoty (44, 46) pro vyvážení nástrojové hlavy vůči ose (12) základního tělesa (10).
22. Nástrojová hlava pro obráběcí stroje, která sestává ze základního tělesa (10), na kterém je uspořádán se vřetenem (14) obráběcího stroje spojitelný nástrojový hřídel (16), a z nástrojového lůžka (18) pro řezný nástroj (20), které je excentricky uspořádáno na otočném šoupátku (30), které je pro přestavení řezacího poloměru (x) řezného nástroje (20) uloženo vůči základnímu tělesu (10) otočně kolem excentrické osy (28), která je rovnoběžná s osou (12) základního tělesa (10), vyznačující se tím, že je opatřena navzájem oddělenými, elektronicky navzájem propojitelnými hnacími prostředky pro otočné šoupátko (30) a nástrojové lůžko (18).
23. Nástrojová hlava podle některého z nároků 1 až 22, vyznačující se tím, že je opatřena nejméně dvěma společně nebo odděleně ovladatelnými otočnými šoupátky s přestavitelnými nástrojovými lůžky (18), přičemž tato otočná šoupátka jsou uspořádána v excentrických otvorech základního tělesa nebo kruhového šoupátka.

12 výkresů

- 12CZ 292326 B6