PL199163B1 - Głowica zdzierająca i sposób skórowania cylindrów, rur cylindrycznych itp. - Google Patents

Abstract

Glowica zdzieraj aca (9), eliminuj aca w miar e mo zliwo sci b ledy okr ag lo sci i wyst epowanie sru- bowych fal, jest wyposa zona w co najmniej trzy skóruj ace ostrza (10), umieszczone w promieniowo dost epny sposób w g lowicy zdzieraj acej. Przy takim wykonaniu g lowicy zdzieraj acej spe lnione jest zarówno wymaganie samocentrowania ostrza skóruj acego jak i wymaganie ko lowej geometrii skóro- wania z odpowiedni a g leboko sci a skrawania. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica zdzierająca i sposób skórowania cylindrów, rur cylindrycznych itp. z zastosowaniem głowicy zdzierającej, przy czym głowica zdzierająca jest wyposażona w pewną liczbę ostrzy skórujących rozmieszczonych promieniowo i swobodnie pływających w głowicy zdzierającej.

Takie sposoby i głowice zdzierające są znane na przykład z DE 22 23 969 lub DE 27 23 622. Mogą one służyć do obrabiania, zwłaszcza do dokładnej obróbki ścianek cylindrycznych otworów, znajdujących się na przykład w cylindrach hydraulicznych i rurach cylindrycznych. Ścianki takich otworów są dokładnie obrabiane najtaniej przez skórowanie i walcowanie wygładzające. Materiałami wyjściowymi są z reguły ciągnione dokładne rury stalowe lub rury z miękkiej stali z wykonanym wywierceniem o małej tolerancji obróbki w przybliżeniu 0,3-1 mm na średnicy. Rury te mają błędy prostoliniowości powstałe przy wytwarzaniu, które nie są szkodliwe dla rur i dlatego nie muszą być usuwane przez proces skórowania.

Jednakże powierzchnie ścianki otworu muszą być skórowane i walcowane gładko na całej powierzchni nawet w przypadku cylindrów wygiętych. W danych warunkach warunkiem wstępnym tego jest, by ostrze skórujące nadążało za makrokształtem rury na prawie stałej głębokości skrawania. Dla uzyskania tego udowodniły swą wartość ostrza skórujące umieszczone swobodnie pływająco, jak np. w DE 27 23 622 lub DE 25 18 170. Głowica zdzierają ca w tej sytuacji jest zdolna do swobodnego ruchu promieniowego w dwóch płaszczyznach w stosunku do narzędzia, a ostrza skórujące są ponadto zdolne do ruchu promieniowego.

Taki znany układ ostrzy skórujących gwarantuje samocentrowanie ostrzy dzięki biernym siłom tnącym obu ostrzy tnących, nawet kiedy głowica zdzierająca nie obraca się centrycznie na skutek wpływu sił zewnętrznych. Wadą takiej konstrukcji jest jednak to, że ostrza skórujące, wyposażone w dwie wzajemnie przeciwległe krawędzie tnące, niekoniecznie tworzą otwór kołowy. Takie ostrza skórujące mogą raczej wykonywać promieniowy ruch pływający podczas obrotu głowicy zdzierającej, a w takiej sytuacji tworzą przekrój poprzeczny otworu, który odchyla się od kołowego. Ruch taki może być spowodowany przez błąd okrągłości już obecny w rurze, albo przez niewielkie zakłócenie równowagi siły, ewentualnie na skutek zmian biernej siły tnącej z regularnym zamierzonym łamaniem wióra i moż e narastać i rozchodzić się na cał ej dł ugoś ci obróbki.

Charakterystyczne dla takich wydrążonych profili jest to, że otwór mierzony pomiędzy dwoma wzajemnie przeciwległymi punktami, może w rzeczywistości mieć stałą średnicę, ale wewnętrzny okrąg obwiedniowy jest mniejszy, a zewnętrzny okrąg obwiedniowy większy niż średnica skórowania w procesie dwupunktowym. W tej sytuacji mogą być tworzone wielokąty z 3, 5, 7 lub większą liczbą narożników. Te błędy okrągłości mogą prowadzić do problemów z zespołem tłoków i uszczelek. Błąd okrągłości często przebiega na całej długości rury z kątowym przestawieniem pomiędzy kolejnymi obrotami narzędzia, na skutek czego otrzymuje się śrubowy kontur cylindrycznego otworu, co z reguły uważane jest za wadę jakości.

Znane są również narzędzia bez pływających ostrzy. Zawierają one rozwiertaki, takie jak opisano w DE 19 62 181 B, DE 16 52 790 A, DE 73 21 746 U oraz US 26 38 020. Ostrza rozwiertaków można przestawiać tylko razem o taki sam wymiar w stosunku do podstawowej struktury narzędzia i dlatego nie są one montowane pływająco w kierunku promieniowym. Rozwiertaki są przewidziane do wykonywania otworów z możliwie najmniejszymi błędami prostoliniowości. Obróbka jest więc kontynuowana dokładnie w poprzednim kierunku otworu. Jeżeli poprzedni otwór był wygięty, oczekuje się, że rozwiertaki w miarę możliwości zlikwidują takie wygięcie.

Rury cylindryczne są wytwarzane z ciągnionych dokładnych rur stalowych o długości do 10 m. Dzięki stosowanemu do tego celu procesowi obróbki bezwiórowej rury te mają błędy prostoliniowości do 2 mm/m. Równocześnie jednak ze względu na koszty i w celu oszczędzania materiału obróbkę przeprowadza się z tolerancją mniejszą niż 1 mm na średnicy. Oznacza to, że przewidziana jest niewystarczająca tolerancja obróbki, by utworzyć prosty otwór z otworu wygiętego. Aby to uzyskać przy podanym dotychczas wygięciu, potrzebna jest tolerancja obróbki co najmniej 4 mm na średnicy. Narzędzia, które (jak opisane wcześniej rozwiertaki) są przeznaczone do wytwarzania możliwie najbardziej prostych otworów, pozostawiają inne miejsca bez obróbki. Na głowicę zdzierającą do skórowania cylindrów, cylindrycznych rur itp. Nakładane jest wymaganie, aby narzędzie zdzierające nadążało za makrokształtem otworu podczas obróbki i odpowiednio powtarzało istniejące błędy prostoliniowości. Rozwiertaki nie spełniają tego wymagania.

PL 199 163 B1

Biorąc to za podstawę, celem wynalazku jest opracowanie głowicy zdzierającej i procesu skórowania, które będą umożliwiały eliminowanie w miarę możliwości błędów okrągłości i będą chroniły przed występowaniem śrubowych pofalowań.

Problem ten rozwiązano przez głowicę zdzierającą do skórowania cylindrów, rur cylindrycznych itp., wyposażona w ostrza skórujące umieszczone swobodnie w głowicy zdzierającej, znamienna tym, że zawiera co najmniej trzy ostrza skórujące. Przy takiej konstrukcji głowicy zdzierającej spełnione będzie zarówno wymaganie samocentrowania zestawu ostrzy skórujących jak i kołowej geometrii skórowania przy stałej głębokości skrawania.

Ponadto wynalazek ma tę wielką zaletę, że na skutek stosowania co najmniej trzech ostrzy skórujących można zwiększyć wydajność skórowania w stosunku do znanych głowic zdzierających z tylko dwoma ostrzami skórującymi.

W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, gdzie głowica zdzierająca ma oś środkową stosuje się umieszczenie sąsiednich ostrzy skórujących, patrząc w kierunku osi środkowej głowicy zdzierającej, w każdym przypadku w podobnych odległościach kątowych od siebie. Zapewnia to największe możliwe prawdopodobieństwo centrowania w każdym położeniu obrotowym głowicy zdzierającej. Odległość kątowa będzie odpowiednio 120° przy trzech ostrzach skórujących, 90° przy czterech ostrzach skórujących, 72 stopnie przy pięciu ostrzach skórujących i 60° przy sześciu ostrzach skórujących. Kąty te mogą zmieniać się nieco w różnych sektorach, jeżeli ma to zapewnić uniknięcie oznak pękania.

W innym korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, gdzie głowica zdzierająca ma środkową oś, a każde ostrze skórujące ma co najmniej jedną krawędź tnącą, stosuje się co najmniej trzy krawędzie tnące różnych ostrzy skórujących umieszczone obrotowo symetrycznie względem osi środkowej głowicy zdzierającej, co oznacza, że dla jednej krawędzi tnącej ostrza skórującego przewidziane są odpowiednie krawędzie tnące do co najmniej dwóch innych ostrzy skórujących, tak że odpowiednie punkty odpowiednich krawędzi tnących tworzą płaszczyznę przebiegającą prostopadle do osi środkowej głowicy zdzierającej. Ponieważ oś środkowa głowicy zdzierającej jest główną osią obrotu podczas działania głowicy, taka konstrukcja krawędzi tnących podobnie ma pozytywny wpływ na centrowanie głowicy zdzierającej w otworze, który ma być skórowany.

Wydajność skórowania można dodatkowo zwiększyć, gdy każde ostrze skórujące ma co najmniej dwa ostrza tnące.

W szczególnie korzystnym przykł adzie realizacji wynalazku wszystkie ostrza skórują ce są wsparte bezpośrednio lub pośrednio przez wspólny stożkowy lub ostrosłupowy korpus umieszczony z możliwością przemieszczania w głowicy zdzierającej i mogą być przemieszczane za pomocą tego korpusu promieniowo względem głowicy zdzierającej. W tej sytuacji zależnie od konstrukcji głowicy zdzierającej korpus może również przyjmować postać stożka lub ściętego stożka, jak również ostrosłupa lub ściętego ostrosłupa, przy czym ostrosłup należy rozumieć w ogólnym sensie geometrycznym, zwłaszcza jako bryłę mającą podstawę o tylu bokach, ile jest zastosowanych ostrzy skórujących. Zarówno korpus stożkowy jak i ostrosłupowy umożliwia dzięki prostemu przemieszczaniu korpusu wzdłuż osi środkowej głowicy zdzierającej wypychanie ostrzy skórujących promieniowo na zewnątrz, dzięki czemu średnicę skórowania można regulować w szczególnie prosty sposób.

W tej sytuacji szczególnie korzystne dla dział ania korpusu stożkowego lub ostrosł upowego okazało się pływające umieszczenie go w głowicy zdzierającej. Zaletą jest również zastosowanie środków do zmiennego określania pierwszego względnego położenia stożkowej lub ostrosłupowej bryły względem ostrzy skórujących, przy czym taka bryła stożkowa lub ostrosłupowa może być poddawana wstępnemu naprężeniu przez odpowiednie środki sprężynowe do pierwszego względnego położenia. To pierwsze względne położenie jest z reguły położeniem roboczym głowicy zdzierającej, w którym ostrza skórujące są ustawiane na żądaną średnicę skórowania.

Aby umożliwić wyciąganie głowicy zdzierającej ze skórowanej bryły łatwo i bez pozostawienia śladów, korpus stożkowy lub ostrosłupowy można skonstruować tak, że nadaje się on do przemieszczania wbrew naprężeniu wstępnemu przez użycie siły zewnętrznej, a zwłaszcza siły hydraulicznej, do drugiego względnego położenia względem ostrzy skórujących, przy czym to drugie położenie względne odpowiada położeniu schowanemu ostrzy skórujących, tak że nie są one już usytuowane blisko powierzchni skórowanej i głowicę zdzierającą można przemieszczać i umieszczać w bryle przeznaczonej do skórowania.

Aby zapewnić, że ostrza skórujące są zawsze w kontakcie zadowalająco, bezpośrednio lub pośrednio w stożkowym lub ostrosłupowym korpusie i dzięki temu przy zmianie względnego położenia tego stożkowego lub ostrosłupowego korpusu i ostrzy skórujących nadążają za żądanym ustawieniem

PL 199 163 B1 średnicy skórowania, można korzystnie zastosować środki sprężynowe, które wywierają na ostrza skórujące naprężenie wstępne wobec korpusu stożkowego lub ostrosłupowego.

Korzystne jest, jeżeli te drugie środki sprężynowe są umieszczone w taki sposób, że ich kierunek działania nie przebiega przez środek narzędzia.

Aby uniemożliwić przechylenie ostrzy skórujących, zaproponowano ponadto, że ostrza skórujące są prowadzone w prowadnicach, których stosunek długości do szerokości jest większy niż 1,5, a korzystnie większy niż 2. Stosunek długości do szerokości może nawet wynosić 4 do 5, aby zapewnić dobre prowadzenie. W związku z tym długość należy rozumieć jako wymiar prowadnicy w kierunku promieniowym, natomiast szerokość należy rozumieć jako wymiar prowadnicy w kierunku osiowym.

Postawiony problem rozwiązano ponadto przez sposób skórowania cylindra, rury cylindrycznej itp. za pomocą głowicy zdzierającej wprowadzanej w bryłę, która ma być skórowana, z osią środkową i pewną liczbą ostrzy skórują cych, przy czym stosuje się gł owicę zdzierają c ą z co najmniej trzema ostrzami skórującymi ruchomymi promieniowo względem osi środkowej głowicy zdzierającej.

W korzystnym przykładzie realizacji tego sposobu, gdzie każde ostrze skórują ce ma co najmniej jedną krawędź tnącą promieniowa odległość pomiędzy krawędziami tnącymi a środkową osią głowicy zdzierającej, a więc i średnica zdzierania jest regulowana za pomocą stożkowego lub ostrosłupowego korpusu skonstruowanego tak, by był on ruchomy w głowicy zdzierającej.

Przedmiot wynalazku opisany jest dokładniej na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia głowicę zdzierającą według wynalazku w częściowym przekroju wzdłuż linii środkowej w widoku z boku, fig. 1a - szczegółowo głowicę zdzierającą z fig. 1 w obszarze ostrzy, fig. 2 - głowicę zdzierającą z fig. 1 w częściowym przekroju patrząc w kierunku osi środkowej, fig. 3 - środki powodowania sił centrujących podczas działania głowicy zdzierającej, a fig. 4 przedstawia alternatywne wykonania głowicy zdzierającej w częściowym przekroju w widoku wzdłuż osi środkowej.

Na fig. 1-3 pokazano głowicę zdzierającą 9, w której w cylindrycznej obudowie 11 umieszczone jest przestawnie promieniowo sześć skórujących ostrzy 10.

Każde skórujące ostrze 10 jest wyposażone w tym przykładzie realizacji w dwie tnące krawędzie 3 i 3'. Skórujące ostrza 10 są prowadzone w prowadnicach 10' o dużych stosunkach długości do szerokości, co zabezpiecza ostrza skórujące przed przechyleniem. W przedstawionym przykładzie wykonania prowadnica ta jest więcej niż trzy razy dłuższa niż szerokość, a mówiąc dokładniej nawet więcej niż pięć razy. Prowadnice 25 są zawsze ułożone pomiędzy ostrzami skórującymi.

Jak pokazano na fig. 2 tylko dla jednego ostrza, każde skórujące ostrze 10 jest popychane przez elementy sprężynowe, w tym przypadku w postaci sprężyn ściskanych 13, promieniowo do wewnątrz do stożkowego korpusu służącego do regulacji średnicy skórowania, w tym przypadku w postaci ściętego stożka 12. W tym celu każde skórujące ostrze 10 ma w każdym przypadku osadzenie 13' na jedną sprężynę ściskaną 13, przy czym należy tu ponownie podkreślić, że w odróżnieniu od fig. 2 każde skórujące ostrze 10 podlega wstępnemu naprężanie za pomocą sprężyny ściskanej 13 w kierunku do stożka, jak to zaznaczono strzałkami 13 na fig. 2 i 3, gdzie dla przejrzystości rysunku zastosowano tylko niewiele oznaczeń. Ścięty stożek 12 jest zamontowany swobodnie w głowicy zdzierającej 9 z dwoma stopniami swobody 12' i 12''.

Sprężyny ściskane 13 podczas skórowania i w stanie wprowadzonym, przy którym ostrza skórujące są usytuowane w położeniu schowanym, widziane w kierunku promieniowym, patrząc ku osi środkowej, zapewniają stały kontakt ostrzy 10 ze ściętym stożkiem 12.

Aby określić pierwsze względne położenie ściętego stożka 12 i skórujących ostrzy 10, przewidziane jest połączenie 15 śruby z elementem dystansowym. Elementy sprężyste, w tym przypadku w postaci sprężyny śrubowej 14, popychają ścięty stoż ek do jego położenia względnego, które odpowiada położeniu roboczemu, w którym narzędzie jest gotowe do przeprowadzania skórowania.

Przez przyłożenie siły w kierunku oznaczonym strzałką 16, na przykład za pomocą znanego układu hydraulicznego, którego nie pokazano tu bardziej szczegółowo, ścięty stożek 12 jest przemieszczany wzdłuż wspólnej osi środkowej 16' głowicy zdzierającej 9 i ściętego stożka 12 wbrew wstępnemu naprężeniu sprężyny 14, na skutek czego ostrza skórujące 10 przemieszczają się promieniowo do wewnątrz do położenia schowanego.

Ścięty stożek 12 jest umieszczony swobodnie w zdzierającej głowicy 9. Jak pokazano na fig. 3, błąd prostoliniowości cylindrycznej rury, która ma być skórowana, o wymiar 19, oznacza zmianę konturu 17 otworu i osi 17a otworu o wymiar 19 odpowiednio do położenia 18 lub 18a. Powoduje to zwiększenie biernych sił tnących wszystkich krawędzi tnących, działających na rysunku powyżej środka, a równocześ nie zmniejszenie dolnych sił na rysunku. Ś cię ty stoż ek 12 reaguje na to skierowanym

PL 199 163 B1 promieniowo do dołu ruchem 20 o wymiar 19. W ten sposób cały zestaw ostrzy centruje się na nowy środek rury przy zachowaniu kształtu geometrycznego obwiedni. Spełnione są odpowiednio wymagania samoczynnego centrowania zestawu ostrzy skórujących, kołowego kształtu geometrycznego skórowania i konsekwentnej głębokości skrawania. Ruch kompensacyjny jest powodowany pod wpływem obrotu narzędzia skórującego lub ciągle z narzędziem w stanie spoczynku i z narzędziem wirującym, a ponadto moż e być przeprowadzany w dowolnym żądanym kierunku zależ nie od wygięcia rury.

Figura 4 przedstawia przykład wykonania, w którym siła 16 działa na szerokiej stronie ściętego stożka 12', a śrubowa sprężyna 14' działa za pomocą połączenia 15' śruby i elementu dystansowego na mniejszej średnicy ściętego stożka 12'. Konstrukcja taka powoduje również przemieszczenie krawędzi tnących 3'' i ostrza skórującego 10 względem obudowy 11'.

Wynalazek obejmuje również liczne dalsze wykonania i odmiany, dotyczące przykładowo liczby i rozmieszczenia ostrzy skórują cych i krawę dzi tną cych. Przykł adowo, zwł aszcza przy skórowaniu dużych średnic, możliwe jest stosowanie głowic zdzierających, które mają więcej niż trzy ostrza skórujące, pokazane przykładowo. Istotą wynalazku w każdym przypadku jest to, że stosuje się więcej niż dwa ostrza skórujące, co wyraźnie zmniejsza prawdopodobieństwo występowania niezamierzonych drgań promieniowych.

Claims (17)

1. Głowica zdzierająca do skórowania cylindrów, rur cylindrycznych itp., wyposażona w ostrza skórujące umieszczone swobodnie w głowicy zdzierającej, znamienna tym, że zawiera co najmniej trzy ostrza skórujące (10).

2. Głowica według zastrz. 1, posiadająca ś rodkową oś (16'), znamienna tym, ż e sąsiednie ostrza skórujące (10) są usytuowane w podobnych odstępach kątowych od siebie, patrząc w kierunku środkowej osi (16') głowicy zdzierającej (9).

3. Gł owica wedł ug zastrz. 1 albo 2, posiadają ca ś rodkową oś (16'), przy czym każ de ostrze skórujące (10) ma co najmniej jedną krawędź tnącą (3, 3'), znamienna tym, że co najmniej trzy krawędzie tnące różnych ostrzy skórujących są umieszczone obrotowo symetrycznie względem środkowej osi głowicy zdzierającej.

4. Gł owica według zastrz. 1-3, znamienna tym, ż e wszystkie ostrza skórują ce (10) są wsparte bezpośrednio lub pośrednio przez wspólny stożkowy lub ostrosłupowy korpus (12) ruchomo umieszczony w głowicy zdzierającej i nadają się do przemieszczania przez wymieniony korpus promieniowo względem głowicy zdzierającej.

5. Głowica według zastrz. 4, znamienna tym, że stożkowy lub ostrosłupowy korpus (12) jest zamontowany swobodnie w głowicy zdzierającej (9) z dwoma stopniami swobody (12', 12).

6. Głowica według zastrz. 4 albo 5, znamienna tym, że zawiera ś rodki (15, 15') do zmienianego określania pierwszego względnego położenia stożkowego lub ostrosłupowego korpusu (12) względem ostrzy skórujących (10).

7. Głowica według zastrz. 6, znamienna tym, ż e zawiera pierwsze elementy sprężynowe (14) do wstępnego spychania stożkowego lub ostrosłupowego korpusu (12) do pierwszego położenia względnego.

8. Głowica według zastrz. 7, znamienna tym, że stożkowy lub ostrosłupowy korpus nadaje się do przemieszczania wbrew wstępnemu naprężeniu przez przyłożenie zewnętrznej siły (16), zwłaszcza siły hydraulicznej, do drugiego położenia względnego.

9. Głowica według zastrz. 4-8, znamienna tym, że zawiera drugie elementy sprężynowe (13) do wstępnego dociskania każdego ostrza skórującego do stożkowego lub ostrosłupowego korpusu (12).

10. Głowica według zastrz. 9, znamienna tym, że te drugie elementy sprężynowe (13) są umieszczone tak, że ich kierunek oddziaływania nie przebiega poprzez środek narzędzia.

11. Głowica według zastrz. 1-10, znamienna tym, że ostrza skórujące (10) są prowadzone w prowadnicach (10'), których stosunek długości do szerokości jest większy niż 1,5, a korzystnie większy niż 2.

12. Sposób skórowania cylindra, rury cylindrycznej itp. za pomocą głowicy zdzierającej wprowadzonej w skórowaną bryłę z osią środkową i wieloma ostrzami skórującymi, znamienny tym, że stosuje się głowicę zdzierającą z co najmniej trzema ostrzami skórującymi, zdolnymi do przemieszczania się promieniowo do osi środkowej głowicy zdzierającej.

PL 199 163 B1

13. Sposób według zastrz. 12, przy czym każde ostrze skórujące ma co najmniej jedną krawędź tnącą, znamienny tym, że promieniową odległość pomiędzy krawędziami tnącymi a osią środkową głowicy zdzierającej reguluje się za pomocą stożkowego lub ostrosłupowego korpusu umieszczonego ruchomo w głowicy zdzierającej.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że ostrze skórujące poddaje się wstępnemu dociskaniu do stożkowego lub ostrosłupowego korpusu.

15. Sposób według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że stożkowy lub ostrosłupowy korpus poddaje się wstępnemu spychaniu do pierwszego położenia względnego (położenia roboczego) w stosunku do ostrzy skórujących.

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że w celu przemieszczania głowicy zdzierającej w skórowanej bryle bez obrabiania tej bryły stoż kowy lub ostrosłupowy korpus wtłacza się do drugiego względnego położenia przez przyłożenie zewnętrznej siły, zwłaszcza siły hydraulicznej, wbrew wstępnemu naprężeniu, przy czym w tym położeniu odległość promieniowa pomiędzy krawędziami tnącymi a osią środkową głowicy zdzierającej jest mniejsza niż w położeniu roboczym.

17. Bryła z cylindryczną wnęką, zwłaszcza cylindry i rury cylindryczne, znamienne tym, że wnęka jest obrobiona za pomocą głowicy zdzierającej według zastrz. 1-11 i/lub przy zastosowaniu sposobu według zastrz. 12-16.