SE509379C2 - Sätt att framställa en flänsförsedd kropp, samt maskin härför - Google Patents

Description

509 379 lO 15 20 25 30 35 _ 2 _ Sättet enligt uppfinningen kännetecknas främst av att ett ämne som består av ett material med hög duktilitet och som väsentligen har formen av en rotationskropp, företrädesvis en cylindrisk sådan, lagras för rotation kring sin geometriska axel, och att ett roterbart lagrat bearbetningsverktyg, vars rotationsaxellinje ligger i eller nära ett plan innehållande ämnets geometriska axel och som uppvisar ett flertal utefter rotationsaxellinjen på förutbestämda konstanta axiella av- stånd från varandra anordnade, plana, cirkulära bearbetnings- skivor liggande i mot rotationsaxellinjen vinkelräta plan och centrerade på rotationsaxellinjen, under rotationsdrivning av detsamma och med bibehållande av sin orientering i förhållan- de till ämnet tvärförskjuts i riktning mot detta på sådant sätt, att bearbetningsskivorna med sina periferikanter träng- er in i ämnet och bringar material i detta att flyta in i ut- rymmet mellan bearbetningsskivorna.

I enlighet med uppfinningen utformas flänsarna sålunda genom plastisk bearbetning av ämnets mantelyta under det att både ämnet och bearbetningsverktyget roterar, varvid bearbetningen sker på sådant sätt, att flänsarna formas av det material som de i ämnet successivt inträngande bearbetningsskivorna under plastisk deformation av ämnet pressar undan i mellanrummen mellan skivorna. Flânsarnas fria ändkanter kommer alltså att under bearbetningen gradvis förskjutas utåt mellan skivorna efter hand som dessa tränger djupare in i ämnet. Flänsarnas höjd blir därför större än den sträcka som bearbetningsski- vorna förskjuts medan de är i ingrepp med ämnet.

Det har visat sig att man på detta sätt kan med god produk- tionsekonomi framställa flänsförsedda kroppar där flänsarnas dimensioner och avstånd från varandra är av den ovan angivna storleksordningen. Företrädesvis tillförs under bearbetningen en smörjvätska till de ställen där bearbetningsskivorna är i ingrepp med ämnet. 10 15 20 25 30 35 509 379 _ 3 _ Företrädesvis lagras ämnet för fri rotation kring sin geomet- riska axel, sà att det roteras genom friktionskontakten med det motordrivna bearbetningsverktyget.

För att bearbetningsprocessen skall försiggà lugnt även om den kraft som verkar mellan ämnet och bearbetningsverktyget i det plan som innehåller rotationsaxellinjerna varierar, ex.vis till följd av oregelbundenheter hos ämnet, är det lämp- ligt att tvärförskjutningen av bearbetningsverktyget tvångs- styrs, så att förskjutningshastigheten ej påverkas av varia- tioner i det motstànd som ämnet reser mot bearbetningsskivor- nas inträngning i ämnet. Tvärförskjutningen kan med fördel ske med användning av ett hydraulcylinderdon vars rörelsehas- tighet bestäms av ett reglerat läckflöde av hydraulvätska.

En i enlighet med uppfinningen utförd maskin kännetecknas främst av en ämneshällaranordning för uppbärande av ett duktilt ämne, som väsentligen har formen av en rotationskropp, för rotation kring en ämnesrotationsaxellinje som väsentligen sammanfaller med ämnets geometriska axel, ett rotationsdrivbart bearbetningsverktyg, som är lagrat för rotation kring en verktygsrotationsaxellinje i eller nära ett plan innehållande ämnesrotationsaxellinjen och som upp- visar ett flertal utefter verktygsrotationsaxellinjen på för- utbestämda konstanta axiella avstånd från varandra anordnade, plana, cirkulära bearbetningsskivor liggande i mot verktygs- rotationsaxellinjen vinkelräta plan och centrerade på rota- tionsaxellinjen, en drivanordning för rotationsdrivning av bearbetnings- verktyget, och en anordning för tvärförflyttning av bearbetningsverk- tyget i riktning mot ämnesrotationsaxellinjen under det att drivanordningen roterar bearbetningsverktyget.

Uppfinningen beskrivs ytterligare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna. 10 15 20 25 30 35 509 379 _ 4 _ Fig. 1 visar i sidvy ett exempel pá en flänsförsedd kropp som kan framställas med användning av sättet och maskinen enligt uppfinningen; Fig. 1A visar i större skala det avsnitt av kroppen som är markerat med en cirkel 1A i Fig. 1; Fig. 2 visar den flänsförsedda kroppen i Fig. 1 i ändvy; Fig. 3 visar tvärsnittsformen på ett ämne av vilket den i Fig. 1 och 2 visade kroppen framställs; Fig 4 visar schematiskt, delvis i snitt, sättet och maskinen för framställningen; Fig. 5 är en schematisk bild avsedd att åskådliggöra hur bear- betningsverktygets matning sker.

Den i Fig. 1 och 2 visade flänsförsedda kroppen är en rörfor- mig, i huvudsak cirkulärcylindrisk värmeväxlarkropp 11 som i ett aktuellt utföringsexempel består av olegerat aluminium (t.ex. av den kvalitet som i USA har standardbeteckningen AA 1050) men som naturligtvis även kan bestå av annat material med hög duktilitet och därmed god plastisk bearbetbarhet. En central axiell kanal 12 och ett flertal runt om denna anord- nade axiella ytterkanaler 13 bildar gemensamt en genom krop- pen gående strömningsväg för en första fluid, ex.vis kylvat- ten. På utsidan har värmeväxlarkroppen 11 ett mycket stort antal tunna och med litet mellanrum anordnade är anordnade i parallella, mot vármeväxlarkroppens geomet- flänsar 14 som riska axel C vinkelräta plan.

Flänsarna 14 är i det visade utföringsexemplet diskontinu- erliga. De sträcker sig således ej runt hela värmevâxlar- kroppen 11 utan har i varje flänsplan formen av tolv fläns- sektioner skilda åt i omkretsled av små mellanrum 15 som bildar tolv axiella fluidpassager. Mellanrummen 15 och de axiella fluidpassager dessa bildar har en i WO86/00395 när- 10 15 20 25 30 35 509 379 _ 5 _ mare beskriven teknisk funktion. Två av de av mellanrummen 15 bildade fluidpassagerna är bredare än de övriga och tjänar även till att bilda diametralt motsatta fördelnings- resp. samlingspassager för en andra fluid, ex.vis olja som skall kylas.

När värmeväxlarkroppen är i drift är den innesluten i ett hus på sådant sätt att direkt fluidkommunikation mellan å ena si- dan den centrala kanalen 12 och de yttre kanalerna 13 och à andra sidan utrymmet mellan huset och utsidan på värmeväxlar- kroppen förhindras. Tillsammans med huset bildar de trånga spalterna 16 mellan närliggande flänsar 14 en strömningsväg för den andra fluiden.

Flänsarna och framför allt deras tjocklek och bredden på de 1A och 3 i mycket kraftig förstoring; i det nämnda utföringsexemplet är spalter som skiljer flänsarna åt visas i Fig. dessa mått i själva verket endast några få tiondels milli- meter.

Framställningen av den i Fig. 1 och 2 visade värmeväxlarkrop- pen 11 och den för framställningen använda maskinen beskrivs nedan med hänvisning till Fig. 3 - 5.

Framställningen utgår från ett ämne 11' som utgörs av ett strängpressat halvfabrikat med den i Fig. 3 visade tvär- snittsformen. Ämnet uppvisar den centrala kanalen 12 och ytterkanalerna 13; dessa påverkas inte väsentligt av fram- ställningen av flänsarna. Vidare uppvisar ämnet 11' raka axiella spår 15', som svarar mot mellanrummen 15 i den fär- diga värmeväxlarkroppen. Ytterdiametern på ämnet är något mindre än ytterdiametern på den färdiga värmeväxlarkroppen, mätt över dennas flänsar 14.

Vid utformningen av flànsarna på ämnet 11' lagras detta först kring dess geometriska för rotation, lämpligen fri rotation, axel C. Lagringsanordningen, som är symboliskt markerad vid 17 i Fig. 5, måste vara av sådan beskaffenhet, att den kan 10 15 20 25 30 35 509 579 _ 6 _ uppta de krafter som ämnet utsätts för i tvärriktningen utan förskjutning av ämnets geometriska axel C, dvs. rotationsax- ellinjen. Lämpligen anbringas ämnet på en kring en fast rota- tionsaxellinje roterbar axel (ej visad) som passar väsent- ligen glappfritt i den centrala kanalen 12 i ämnet.

Flänsarna 14 utformas i en maskin som innefattar ett motor- drivet, roterande bearbetningsverktyg, i Fig. 4 och 5 allmänt betecknat med 18. Dettas rotationsaxellinje L är parallell med och ligger i eller nära ett plan som innehåller ämnets rotationsaxellinje C. Bearbetningsverktyget kan medelst en ej närmare visad anordning tvärförflyttas i detta plan mot och från ämnet 11' under bibehållande av parallelliteten mellan axellinjerna C och L.

Bearbetningsverktyget 18 har en axel 20 och ett stort antal plana, av cirkulära flånsar bildade bearbetningsskivor 19, som är centrerade pà rotationsaxellinjen L och ligger i mot denna vinkelräta plan på ett avstånd från varandra motsvaran- de tjockleken på de flånsar 14 som skall utformas pà ämnet ll'. tjocklek motsvarar bredden på spalterna 16 mellan flänsarna Bearbetningsskivorna har alla samma diameter och deras 14. Deras periferikanter är avrundade eller nàgot spetsade.

Axeln 20 drivs av en ej visad motor.

Antalet bearbetningsskivor 19 är relaterat till det antal flånsar 14 som skall utformas samtidigt på ämnet, nämligen så att det för varje fläns finns en av närliggande bearbetnings- skivor 19 avgränsad spalt vars bredd motsvarar flänstjock- leken.

Sedan ämnet ll' anbringats i maskinen på det angivna sättet förflyttas bearbetningsverktyget 18 under rotationsdrivning medelst motorn i riktning mot ämnet. När bearbetningsskivorna 19 ansàtts mot ämnet 11' kommer detta att försättas i rota- tion genom friktionsingreppet med bearbetningsskivornas peri- fera parti. Vid den fortsatta långsamma förflyttningen av be- arbetningsverktyget 18 i riktning mot ämnets rotationsaxel- 10 15 20 25 30 35 509 579 _ 7 _ linje C kommer det perifera partiet på bearbetningsskivorna 19 att tränga in i ämnet 11' och tvinga materialet i detta att flyta ut åt sidorna ett litet stycke och sedan radiellt utåt i spalterna 16 såsom visas i Fig. 4.

Efter hand som bearbetningsskivorna 19 tränger djupare in i ämnet 11' växer höjden på flänsarna. Eftersom i det visade exemplet bredden på spalterna 16 är mindre än bearbetnings- skivornas tjocklek kommer flänshöjden att öka snabbare än skivorna tränger in i ämnet. Med de ovan som exempel angivna värdena på spaltbredden och flänstjockleken blir flänshöjden ca 2,5 gånger inträngningsdjupet, dvs. ca 2,5 gånger den sträcka som verktyget 18 förflyttas i riktning mot axellinjen C medan det är i ingrepp med ämnet.

Så länge bearbetningsverktyget 18 och ämnet 11' är i ingrepp med varandra och roterar är det lämpligt att tillföra en smör- jande vätska till ingreppsstâllet för att friktionen mellan bearbetningsskivorna 19 och ämnet skall reduceras; detta minskar risken för sönderslitning av de tunna flänsarna.

Den hastighet med vilken bearbetningsverktyget 18 förflyttas i riktning mot ämnet 11' måste vara anpassad till materialet i det använda ämnet, tjockleken på flänsarna 14 och bearbet- ningsskivorna 19 och även till periferihastigheten hos bear- betningsverktyget och ämnet. En viss utprovning av förflytt- ningshastigheten kan vara behövlig. Generellt måste dock för- flyttningen ske relativt långsamt; hastigheter på 0,5-1 mm per minut har visat sig passa för sådana material som olege- rat aluminium vid periferihastigheter på 100-300 m/minut.

Så länge bearbetningsverktyget 18 är i ingrepp med ämnet 11' bör dess tvärförflyttning ske lugnt, så att plötsliga varia- tioner i den kraft med vilken bearbetningsskivorna 19 och ämnet trycker mot varandra minimeras. Vid ett ämne med den visade och beskrivna utformningen, medför de axiella spåren 15' att sådana variationer inte kan undvikas helt. lO 15 20 25 30 35 509 379 _ 8 _ I enlighet med ett kännetecken pà uppfinningen kan dock varia- tionerna hàllas inom godtagbara gränser genom att tvârför- flyttningshastigheten tvàngsstyrs, så att den ej påverkas av eventuella variationer i den nämnda kraften.

En sådan tvångsstyrning kan med fördel ske pà det sätt som är schematiskt angivet i Fig. 5.

I Fig. 5 representeras ett par hydraulcylindrar i ett första hydraulcylinderdon av två parallella pilar 22 som verkar i riktning mot ämnets rotationsaxellinje C i det plan som inne- häller denna rotationsaxellinje och bearbetningsverktygets 18 rotationsaxellinje L. Hydraulcylinderdonet strävar att paral- lellförflytta bearbetningsverktyget i riktning mot ämnets sta- tionära rotationsaxellinje C med en kraft som är betecknad med FA.

Denna parallellförflyttning motverkas av ett andra hydraul- cylinderdon som på liknande sätt representeras av tvà paral- lella pilar 23 som är motriktade och ligger i linje med pi- larna 22. Parallellförflyttningen motverkas naturligtvis även av den kraft FC, representerad av pilar 24, som verkar i det nämnda axellinjeplanet mellan bearbetningsskivorna 19 och ämnet l1'. Vid kraftbalans gäller att FA är lika med summan av FB och Fc.

Den hastighet med vilken det första hydraulcylinderdonet för- mår förflytta bearbetningsverktyget 18 i riktning mot ämnets rotationsaxellinje C bestäms av den hastighet med vilken hyd- raulvätska tillåts strömma ut ur en andra hydraulcylinderdonets cylindrar. Denna utströmnings- hastighet bestäms i sin tur av en strypanordning av konstant- flödestyp, dvs. en strypanordning som genomsläpper en vàtske- volym per tidsenhet som är i huvudsak konstant och alltså cylinderkammare i det oberoende av tryckfallet över densamma. 509 379 _9_ Följaktligen påverkas förflyttningshastigheten för bearbet- ningsverktyget 18 ej nämnvärt av eventuella variationer i kraften FC.

Företrädesvis är arrangemanget sådant, att kraften FA är många gånger större, ex.vis 10-15 gånger större, än kraften Fc, så att skillnaden mellan krafterna FA och FB är endast en liten bråkdel av var och en av dessa krafter.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 509 379 _10- Patentkrav

1. Sätt att framställa en flänsförsedd kropp, kännetecknat av att ett ämne (11') som består av ett material med hög duk- tilitet och väsentligen har formen av en rotationskr0PP, före- trädesvis en cylindrisk sådan, lagras för rotation kring sin (C) , ett roterbart lagrat bearbetningsverktyg (18), vars rota- geometriska axel och tionsaxellinje (L) ligger i eller nära ett plan innehållande ämnets geometriska axel (C) och som uppvisar ett flertal ut- efter rotationsaxellinjen (L) på förutbestämda, konstanta axiella avstånd från varandra anordnade, plana, cirkulàra be- arbetningsskivor (19) liggande i mot rotationsaxellinjen (L) vinkelräta plan och centrerade på rotationsaxellinjen, under rotationsdrivning av detsamma och med bibehållande av sin orientering i förhållande till ämnet (11') tvärförskjuts i (11') på sådant sätt, vorna (19) med sina periferikanter tränger in i ämnet och riktning mot ämnet att bearbetningsski- bringar material i detta att flyta in i utrymmet mellan be- arbetningsskivorna.

2. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknat av att ämnet (1l') är rörformigt och anbringat på en axel vars diameter väsentligen motsvarar ämnets innerdiameter.

3. Sätt enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att en smörjvätska tillförs till ingreppsställena mellan ämnet (11') och bearbetningsskivorna (19).

4. Sätt enligt något av patentkrav 1-3, kännetecknat av att ämnet (11') är fritt roterbart.

5. Sätt enligt något av patentkrav 1-3, kännetecknat av att förskjutningen av bearbetningsverktyget (18) sker medelst dels ett första hydraulcylinderdon (22) som pàför bearbet- ningsverktyget en mot ämnet (11') riktad första kraft (FA) och dels ett andra hydraulcylinderdon (23) som pàför bearbet- 10 15 20 25 30 35 509 379 _ 11 _ ningsverktyget en motriktad andra kraft (FB) som är mindre än den förstnämnda.

6. Sätt enligt patentkrav 5, kännetecknat av att den mot- riktade kraftens (FB) storlek bestäms genom reglerad bort- föring av vätska från det andra hydraulcylinderdonet.

7. Sätt enligt patentkrav 5 eller 6, kånnetecknat av att den första kraften (FA) är flera gånger större, minst ca 10 gånger större, än den kraft (FC) som bearbet- (11'). företrädesvis ningsverktyget páför ämnet

8. Sätt enligt nàgot av patentkrav 1-7, kännetecknat av att man som ämne (l1') använder en ämneskropp av metall, företrä- desvis en lättmetall, såsom i huvudsak rent aluminium.

9. Maskin för framställning av en flänsförsedd kropp, kännetecknad av en ämneshàllaranordning (17) för uppbärande av ett duk- tilt ämne (l1'), för rotation kring en ämnesrotationsaxellinje som vä- som väsentligen har formen av en rotations- kropp, sentligen sammanfaller med ämnets geometriska axel (C), och (ia), lagrat för rotation kring en verktygsrotationsaxellinje (L) i ett rotationsdrivbart bearbetningsverktyg som är eller nära ett plan innehållande âmnesrotationsaxellinjen och som uppvisar ett flertal utefter verktygsrotationsaxellinjen pà förutbestämda konstanta axiella avstånd från varandra an- ordnade, plana, cirkulära bearbetningsskivor (19) liggande i mot verktygsrotationsaxellinjen vinkelräta plan och centrera- de på rotationsaxellinjen, en drivanordning för rotationsdrivning av bearbetnings- (18), en anordning och (22, 23) för tvärförflyttning av bearbet- verktyget ningsverktyget (18) i riktning mot ämnesrotationsaxellinjen (C) tyget. under det att drivanordningen roterar bearbetningsverk- 10 15 20 25 509 379 _ 12 _

10. Maskin enligt patentkrav 9, kännetecknad av att ämnes- (17) axel för uppbärande av ämnet innefattar en fritt roterbart lagrad (ll'). hàllaranordningen

11. Maskin enligt patentkrav 9 eller 10, kännetecknad av en anordning för tillförande av en smörjvätska till bearbet- ningsskivorna (19).

12. Maskin enligt något av patentkrav 9-11, kännetecknad av att tvärförflyttningsanordningen innefattar ett första hyd- raulcylinderdon (22), som är anslutet till bearbetningsverk- tyget (18) för att páföra detta en mot ämnesrotationsaxellin- jen (C) riktad förflyttningskraft (FA), och ett andra hyd- raulcylinderdon (23), som är anslutet till bearbetningsverk- tyget (18) för att páföra detta en mothàllskraft (FB) vilken är motriktad den av det första hydraulcylinderdonet pàförda förflyttningskraften och mindre än denna.

13. Maskin enligt patentkrav 12, kånnetecknad av att det andra hydraulcylinderdonet (23) lerad bortledning av hydraulvätska fràn en cylinderkammare i innefattar ett organ för reg- detta hydraulcylinderdon.

14. Maskin enligt patentkrav 12 eller 13, kännetecknad av att det andra cylinderdonet är anordnat att pàföra en mot- hàllskraft (FB) som är av samma storleksordning som förflytt- ningskraften (FA)