PL233117B1 - Sposób i urządzenie do jednooperacyjnego toczenia lub nagniatania wałów o dużej smukłości na obrabiarce sterowanej numerycznie - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do jednooperacyjnego toczenia lub nagniatania wałów o dużej smukłości na obrabiarce sterowanej numerycznie, przeznaczone w szczególności do wykonywania stopniowanych wałów.

Znane są sposoby i urządzenia do obróbki wałów z wykorzystaniem przyrządu do toczenia i nagniatania na obrabiarkach konwencjonalnych.

Znana jest także zintegrowana obróbka wałów poprzez toczenie i nagniatanie hydrauliczne na obrabiarkach CNC.

Z opisu patentowego PL 161449 znane jest urządzenie do nagniatania wałów z jednoczesnym toczeniem, zawierające trzy krążki nagniatające, których osie połączone są sztywno z tłoczyskami siłowników hydraulicznych.

Niedogodnością znanych urządzeń jest to, że dostosowane są tylko do obróbki wałów bezstopniowych typu tłoczyska i nie nadają się do wykonywania wałów stopniowanych, które są niezbędne do budowy wielu różnych maszyn. Ponadto rozkład sił występujący w znanych urządzeniach nie stanowi układu zamkniętego, co negatywnie wpływa na dokładność wymiarową i kształtową wytwarzanych wałów.

Sposób jednooperacyjnego toczenia lub nagniatania wałów o dużej smukłości na obrabiarce sterowanej numerycznie, polegający na tym, że mocuje się i obrabia się wał na obrabiarce charakteryzuje się według wynalazku tym, że wał, przed zamocowaniem na obrabiarce, umieszcza się wewnątrz pierścieniowego korpusu, na obwodzie którego rozmieszcza się co 120 deg trzy uchwyty mocujące, przy czym w pierścieniowym korpusie osadza się przekładnię ślimakowo-spiralną, którą łączy się ze silnikiem krokowym, zaś pierścieniowy korpus osadza się na suporcie za pośrednictwem wspornika, a w uchwytach mocujących mocuje się narzędzie nagniatające lub narzędzie skrawające zaopatrzone w siłowniki hydrauliczne podłączone do zewnętrznego układu hydraulicznego, po czym po wprowadzeniu wału w ruch obrotowy i pierścieniowego korpusu w ruch posuwowy, przy pomocy silnika krokowego wprowadza się przekładnię ślimakowo-spiralną umieszczoną w pierścieniowym korpusie w ruch krokowy, a za pomocą siłowników hydraulicznych reguluje się położenie i docisk do wału narzędzia nagniatającego lub narzędzia skrawającego, przy czym regulację prowadzi się za pomocą elementów sterujących zgodnie z algorytmem, który przed obróbką implementuje się w pamięci obrabiarki.

Urządzenie do jednooperacyjnego toczenia lub nagniatania wałów o dużej smukłości, na obrabiarkach sterowanych numerycznie charakteryzuje się według wynalazku tym, że składa się pierścieniowego korpusu, na obwodzie którego co 120° rozmieszczone są trzy uchwyty mocujące, zaś w pierścieniowym korpusie osadzona jest przekładnia ślimakowo-spiralna, która połączona jest z silnikiem krokowym, zaś w uchwytach mocujących, osadzone jest narzędzie skrawające lub narzędzie nagniatające, które zaopatrzone jest w siłowniki hydrauliczne wyposażone w szybkozłącza do podłączenia z układem hydraulicznym.

Korzystnie na pierścieniowym korpusie osadzona jest sonda pomiarowa.

Urządzenie według wynalazku mocuje się na suporcie obrabiarki za pośrednictwem wspornika. Wewnątrz pierścieniowego korpusu umieszcza się wał obrabiany, który po uruchomieniu obrabiarki wykonuje ruch obrotowy, a pierścieniowy korpus ruch posuwowy. Zastosowanie silnika krokowego do napędu przekładni wewnątrz pierścieniowego korpusu umożliwia precyzyjne sterowanie położeniem imaków względem osi wału wraz z narzędziem skrawającym i nagniatającym, zaś siłowniki hydrauliczne zapewniają odpowiedni docisk elementów roboczych narzędzia nagniatającego do wału.

Program sterujący obrabiarki ustala prędkość obrotową wału, posuw suportu i odpowiednie ustawienie imaków i siły docisku narzędzi nagniatających do wału.

Urządzenie umożliwia obróbkę toczeniem lub nagniataniem w układzie zamkniętych sił skrawania i sił odporowych, co umożliwia obróbkę bez stosowania dodatkowych podtrzymek zabezpieczających obrabiany przedmiot przed odkształceniami sprężystymi, powodującymi powstawanie błędów kształtu i wymiaru obrabianego wału.

Do imaków można przymocować narzędzia nagniatające o kształcie kulek lub rolek.

Przyrząd według wynalazku może realizować obróbkę toczeniem albo obróbkę nagniataniem oraz zintegrowaną obróbkę toczenia i nagniatania.

Zintegrowana obróbka umożliwia w jednej operacji całkowite wykonanie wału, eliminując operację obróbki wykończeniowej na przykład przez szlifowanie.

PL 233 117 B1

Zastosowanie sondy pomiarowej zintegrowanej z układem sterowania obrabiarki pozwala na bieżącą kontrolę wymiarową obrabianych powierzchni, a w przypadku pojawienia się odchyleń automatyczną korektę ustawień narzędzi poprzez algorytm zaimplementowany w pamięci obrabiarki sterowanej numerycznie.

Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat sposobu, a fig. 2 urządzenie w widoku aksonometrycznym.

Jak pokazano na fig. 2 urządzenie składa się pierścieniowego korpusu 4, na obwodzie którego co 120° rozmieszczone są trzy uchwyty mocujące 16. Wewnątrz pierścieniowego korpusu 4 osadzona jest przekładnia ślimakowo-spiralna, która połączona jest z silnikiem krokowym 3. W imakach 16 osadzone jest narzędzie skrawające 13 i narzędzie nagniatające 14, które zaopatrzone jest w siłowniki hydrauliczne. Siłowniki hydrauliczne narzędzi nagniatających 14 zaopatrzone są w szybkozłącza układu hydraulicznego. Na pierścieniowym korpusie 4 osadzona jest sonda pomiarowa 15.

Jak pokazano na fig. 1 w uchwycie 2 obrabiarki współpracującym z wrzeciennikiem 1 mocuje się obrabiany wał 5. Na obrabiany wał 5 nasuwa się pierścieniowy korpus 4 zaopatrzony w trzy uchwyty mocujące 16, który mocuje się za pośrednictwem wspornika 8 do suportu obrabiarki 9. Obrabiany wał 5 podpiera się kłem 6 osadzonym w koniku obrabiarki. W uchwytach mocujących 16 zaciska się narzędzie nagniatające 14 i narzędzie skrawające 13.

W pamięci obrabiarki implementuje się algorytm sterowniczy.

Po uruchomieniu obrabiarki wałowi 4 nadaje się prędkość obrotową ω przy posuwie f obrabiarki. Jednocześnie poprzez przekładnię ślimakowo-spiralnej umieszczoną w pierścieniowym korpusie 4, który porusza się ruchem posuwowym f nadaje się dodatkowo ruch krokowy d imaków w kierunku osi obrotu wału 5 przy pomocy silnika krokowego. Narzędzie skrawające 13 lub narzędzie nagniatające 14 zostaje tym ruchem ustawione na pozycję roboczą względem wału 5 natomiast docisk elementów nagniatających do wału 5 realizuje się za pomocą siłowników hydraulicznych zamontowanych w narzędziach nagniatających 14.

Zgodnie z zaimplementowanym algorytmem dokonuje się wyboru narzędzia nagniatającego 14 lub narzędzia skrawającego 13, a także ustala się wielkość siły docisku tych narzędzi do wału 5 oraz ustala się prędkość obrotowa wału 5 i szybkość posuwu suportu 9.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób jednooperacyjnego toczenia lub nagniatania wałów o dużej smukłości na obrabiarce sterowanej numerycznie, polegający na tym, że mocuje się i obrabia się wał na obrabiarce , znamienny tym, że wał (5), przed zamocowaniem na obrabiarce, umieszcza się wewnątrz pierścieniowego korpusu (4), na obwodzie którego rozmieszcza się co 120° trzy uchwyty mocujące (16), przy czym w pierścieniowym korpusie (4) osadza się przekładnię ślimakowo-spiralną (11), którą łączy się z silnikiem krokowym (3), zaś pierścieniowy korpus (4) osadza się na suporcie (9) za pośrednictwem wspornika (8), a w uchwytach mocujących (16) mocuje się narzędzie nagniatające (14) lub narzędzie skrawające (13) zaopatrzone w siłowniki hydrauliczne podłączone do zewnętrznego układu hydraulicznego, po czym po wprowadzeniu wału (5) w ruch obrotowy (ω) i pierścieniowego korpusu (4) w ruch posuwowy (f), przy pomocy silnika krokowego (3) wprowadza się przekładnię ślimakowo-spiralną (11) umieszczoną w pierścieniowym korpusie (4) w ruch krokowy (d), a za pomocą siłowników hydraulicznych reguluje się położenie i docisk do wału (5) narzędzia nagniatającego (14) lub narzędzia skrawającego (13), przy czym regulację prowadzi się za pomocą elementów sterujących zgodnie z algorytmem, który przed obróbką implementuje się w pamięci obrabiarki.

2. Urządzenie do jednooperacyjnego toczenia lub nagniatania wałów o dużej smukłości, na obrabiarkach sterowanych numerycznie, znamienne tym, że składa się pierścieniowego korpusu (4), na obwodzie którego co 120° rozmieszczone są trzy uchwyty mocujące (16), zaś w pierścieniowym korpusie (4) osadzona jest przekładnia ślimakowo-spiralna (11), która połączona jest z silnikiem krokowym (3), zaś w uchwytach mocujących (16), osadzone jest narzędzie skrawające (13) lub narzędzie nagniatające (14), które zaopatrzone jest w siłowniki hydrauliczne wyposażone w szybkozłącza do podłączenia z układem hydraulicznym.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że na pierścieniowym korpusie (4) osadzona jest sonda pomiarowa (15).