(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21 ) Numer zgłoszenia: (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP98/07842 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO99/29468, PCT Gazette nr 24/99 (51) IntCl7: B23B 29/034 B23Q 1/26 (54)Urządzenie do bezstopniowo przestawialnego zamocowania narzędzia na napędzalnym wrzecionie narzędziowym obrabiarki (30) Pierwszeństwo: ,EP, (73)Uprawniony z patentu: IPROTEC MASCHINEN- UND EDELSTAHLPRODUKTE GMBH, Petershagen, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/01 (72) Twórcy wynalazku: Guido Kochsiek, Leopoldshöhe, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/04 (74) Pełnomocnik: Nowakowski Janusz, PATPOL Sp. z o.o. PL B1 (57) 1. U rządzenie do bezstopniowo przestawialnego zam ocow ania narzędzia na napędzalnym w rzecionie narzędziowym obrabiarki, przy czym narzędzie je st zam ocowane w ym iennie w suporcie narzędziowym, który jest ułożyskowany wychylnie w obudow ie w okół osi obrotu suportu narzędziowego, przebiegającej pod kątem, korzystnie prostym, do osi obrotu w rzeciona narzędziow ego, znam ienne tym, że su port narzędziow y (6 ) jest umieszczony wychylnie w obudow ie (9) i napędzany poprzez środek napędowy, korzystnie silnik, magnes lub środek ciśnieniowy. Fig. 1

2 Urządzenie do bezstopniowo przestawialnego zamocowania narzędzia na napędzalnym wrzecionie narzędziowym obrabiarki Zastrzeżenia patentowe 1. U rządzenie do bezstopniowo przestawialnego zam ocow ania narzędzia na napędzalnym wrzecionie narzędziowym obrabiarki, przy czym narzędzie jest zamocowane wymiennie w suporcie narzędziowym, który jest ułożyskowany wychylnie w obudowie wokół osi obrotu suportu narzędziow ego, przebiegającej pod kątem, korzystnie prostym, do osi obrotu wrzeciona narzędziowego, znamienne tym, że suport narzędziowy (6) jest umieszczony wychylnie w obudowie (9) i napędzany poprzez środek napędowy, korzystnie silnik, magnes lub środek ciśnieniowy. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że suport narzędziowy (6) jest zaopatrzony w tłok wychylny (11), który jest umieszczony w cylindrze (12) obudowy (9) zasilanym środkiem ciśnieniowym. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że suport narzędziowy (6) jest ukształtowany w rodzaju tarczy z tłokiem wychylnym (11), w postaci odcinka pierścienia kołowego, który je st um ieszczony uszczelniająco w cylindrze (12) obudowy (9), w postaci odcinka kołowego. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że w suporcie narzędziowym (6) i tłoku wychylnym (11) powierzchnie płaszcza (6a, llb ) i powierzchnia czołowa ( lla ) stanowią pow ierzchnie prow adzące wobec obudowy (9). 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że pomiędzy obudow ą (9) a suportem narzędziow ym (6) je st um ieszczony zespół pomiarowy (13). 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że suport narzędziowy (6) jest wyposażony w zespół szybkomocujący (10) dla narzędzia (7). 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zespół szybkomocujący (10) jest połączony przez suport narzędziowy (6) m edium ciśnieniowym. * * * Przedm iotem w ynalazku je st urządzenie do bezstopniowo przestaw ialnego zamocowania narzędzia na napędzalnym wrzecionie narzędziowym obrabiarki. Do bezstopniowego przestawiania uchwytu narzędziowego w obrabiarce, przykładowo tokarce, są znane z praktyki tak zwane suporty do toczenia poprzecznego. Te suporty do toczenia poprzecznego mają translacyjnie poruszane sanki, przez które narzędzie jest poruszane do przedmiotu obrabianego. W celu wyrównania, uwarunkowanego siłą odśrodkową, niewyważenia występującego przy przesuw aniu suwaka, suport do toczenia poprzecznego wyrównuje się przez przeciw bieżny suport lub przez przeciwciężar. N iedogodnością w znanych urządzeniach do bezstopniowego przestaw ialnego zamocowania narzędzia na wrzecionie obrabiarki jest, że z jednej strony może odbywać się tylko translatoryczny ruch narzędzia, a z drugiej strony na podstawie powstającego niewyważenia i sił odśrodkowych nie jest możliwe przy wysokich roboczych prędkościach obrotowych bezstopniowe przestaw ianie w obszarze am. D alsza m ożliw ość przestawiania bezstopniowego uchwytu narzędziow ego jest przedstawiona w opisie FR , w którym narzędzie jest zamocowane wymiennie w suporcie narzędziowym, który jest ułożyskowany wychylnie w obudowie wokół osi obrotu suportu narzędziowego, przebiegającej pod kątem prostym do osi obrotu wrzeciona narzędziowego. Wychylanie uchw ytu narzędziowego jest realizowane przez obracanie śruby nastawczej, której gwint pozostaje w przyporze z odcinkiem gwintowym, ukształtowanym na jednym końcu uchwytu narzędziow ego, ułożyskowanego wychylnie w obudowie.

3 Tego rodzaju możliwość przestawiania ma niedogodność, że jest uruchamiana ręcznie, a obrabiarka musi być całkowicie zatrzymana. Poza tym za pom ocą takiej uruchamianej ręcznie śruby przestawczej trudno je st osiągnąć wymagane położenia przestawiania w obszarze (im. Zadaniem wynalazku jest opracowanie urządzenia do bezstopniowo przestawialnego mocowania narzędzia na napędzalnym wrzecionie narzędziow ym obrabiarki, które przy prawie całkowitym w yrów naniu, uwarunkowanego siłą odśrodkow ą niewyważenia, um ożliw iałoby wielostronne przestaw ianie narzędzia w obszarze (im. Zadanie to zostało rozwiązane według wynalazku dzięki temu, że suport narzędziowy jest umieszczony wychylnie w obudowie i napędzany poprzez środek napędowy, korzystnie silnik, magnes lub środek ciśnieniowy. W edług uprzyw ilejow anej postaci wykonania wynalazku suport narzędziow y jest zaopatrzony w tłok wychylny, który jest umieszczony w cylindrze obudowy zasilanym środkiem ciśnieniowym. W edług praktycznej postaci wykonania, suport narzędziow y jest ukształtow any w rodzaju tarczy z tłokiem wychylnym, w postaci odcinka pierścienia kołowego, który jest umieszczony uszczelniająco w cylindrze obudowy, w postaci odcinka kołowego. Dalej za pom ocą w ynalazku jest zaproponowane, że pow ierzchnie płaszcza i powierzchnie czołowe suportu narzędziowego i tłoka wychylnego stanowią wobec obudowy powierzchnie prowadzące. W edług uprzyw ilejow anej postaci wykonania pom iędzy obudow ą a suportem narzędziowym jest um ieszczony zespół pomiarowy. Korzystnie suport narzędziow y jest wyposażony w zespół szybkom ocujący dla narzędzia, który jest połączony z m edium ciśnieniowym. Dzięki w ychylaniu suportu narzędziowego wokół osi, która przecina oś wrzeciona narzędziowego pod kątem, korzystnie kątem prostym, osiąga się m ożliw ość takiego w yrównania, leżących z obu stron osi wychylnej, mas suportu narzędziowego i narzędzia, że punkt ciężkości mas leży w punkcie przecięcia osi wychylnej i osi obrotu tak, że przy obrocie suportu narzędziowego, ułożyskowanego przestawnie, wychylnie w obudowie, nie powstaje żadne nie wyrównanie sił. Ponieważ unika się, uwarunkowanego siłą odśrodkową niewyważenia, jest możliwe takie precyzyjne przestawianie suportu narzędziowego i narzędzia, że są możliwe zmiany ruchu w obszarze (im, które ze swojej strony stanow ią podstaw ę dla ciągłego przestawiania, zwłaszcza przy sterow aniu CNC (sterowanie num eryczne za pom ocą komputera). Na podstawie wychylnego ułożyskowania suportu narzędziowego, w urządzeniu według wynalazku jest poza tym możliwe przeprowadzanie różnych ruchów narzędzia. Ponieważ tłok wychylny jest uruchamiany środkiem ciśnieniowym, to jest m ożliwe szczególnie precyzyjne i łatwe wychylanie suportu narzędziowego z wysoką siłą, poprzez przepompowywanie środka ciśnieniowego. Ukształtowanie tłoka wychylnego w postaci odcinka pierścienia kołowego, przedstawia przeciwciężar do właściwego uchwytu narzędziowego wraz z narzędziem, przez co ponownie następuje w yrównanie mas. W tym ukształtow aniu pow ierzchnia płaszcza i powierzchnie czołowe przedstawiają jednocześnie powierzchnie prowadzące i uszczelniające, gdy tłok wychylny jest uruchamiany środkiem ciśnieniowym. Zastosowanie bezpośrednio pomiędzy obudową a suportem narzędziowym zespołu pomiarowego umożliwia bezluzowe i bezbłędne przestawianie suportu narzędziowego i dzięki tem u narzędzia. Bezpośrednio oznacza to, że zespół pom iarow y rejestruje bezpośrednio przestaw ianie suportu narzędziow e- go bez włączenia pośredniego innego elementu pomiarowego. Dzięki zastosowaniu zespołu szybkomocującego jest zapewnione, że z jednej strony wymiana narzędzia m oże następow ać całkowicie autom atycznie i bez długich czasów przestoju, a z drugiej strony jest zapewnione dokładnie powtarzalne i nieobracalne zamocowanie narzędzia, i że na podstawie znanej geometrii narzędzia obróbka może być dalej prowadzona bez ponownego ustaw iania i m ierzenia narzędzia. Ułatwieniem pracy urządzenia według wynalazku je st rów nież to, że do zespołu szybkomocującego i/lub narzędzia poprzez suport narzędziowy jest doprowadzane gazowe i/lub ciekłe medium do celów chłodzenia, przecinania i czyszczenia. Przy tym gazowym i/lub cie-

4 kłym medium może być powietrze sprężone do czyszczenia, olej smarowy do przecinania i chłodzenia lub azot do chłodzenia. Przedm iot wynalazku je st uw idoczniony w przykładzie w ykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczną budowę obrabiarki z wrzecionem narzędziowym i równolegle osiowo przestawnym wrzecionie narzędziowym, a fig. 2 - schematyczny widok z góry na bezstopniowo przestaw ne m ocowanie narzędzia. Na fig. 1 jest schematycznie przedstawiona budowa obrabiarki. Bliżej nie przedstawiona obrabiarka posiada napędzalne wrzeciono 1, w którym jest obracany przedmiot obrabiany wokół osi obrotu 2. Obrabiarka zawiera także sanki 3, na których wrzeciono narzędziowe 4 jest przejezdne nie tylko promieniowo do osi obrotu 2, ale także osiowo w kierunku wzdłużnym osi obrotu 2, przy czym wrzeciono narzędziowe 4 jest napędzane obrotowo wokół osi obrotu 5. Wrzeciono narzędziowe 4 m a suport narzędziowy 6, na którym jest zamocowane nieobracalnie wymienialne narzędzie 7. Ten suport narzędziowy 6 jest ułożyskowany wychylnie w obudowie 9 wokół osi obrotu suportu narzędziowego 8, przebiegającej pod kątem do osi obrotu 5 wrzeciona narzędziow ego 4. Dzięki wychylnemu ułożyskowaniu suportu narzędziowego 6 w obudowie 9 jest możliwe poruszanie narzędzia 7 nie tylko translatorycznie, poprzez przestaw ianie wrzeciona narzędziowego 4 na sankach 3 do osi obrotu 2 przedm iotu obrabianego, ale także wychylanie narzędzia 7 wobec tej osi obrotu 2. Dokładna budowa suportu narzędziowego 6 jest schematycznie przedstawiona na fig. 2. Do zamocowania narzędzia 7 suport narzędziowy 6 ma zespół szybkomocujący 10, w którym każdorazowo zastosowane narzędzia 7 są dokładnie, powtarzalnie i nieobracalnie ustalane. Zespół szybkomocujący 10 może być zasilany środkiem ciśnieniowym, korzystnie medium gazowym lub ciekłym. D okładnie powtarzalne ustawienie narzędzia 7 je st istotne dla uzyskania jednakowej dokładności obróbki, ponieważ geometryczne wymiary każdego narzędzia 7, jako wartość wyjściowa w pływ ają na sterowany kom puterowo program obróbki. Przez niedokładne ustawienie narzędzia 7 w suporcie narzędziowym 6, pom im o znanej geometrii zastosowanego narzędzia 7, będ ą wytwarzane nieużyteczne przedm ioty obrabiane, ponieważ narzędzie 7 nie było dokładnie ustawione w osiach obrotu 2, 5 i 8. W przedstawionym przykładzie wykonania urządzenia do bezstopniowo przestawnego m ocowania narzędzia 7 na napędzalnym wrzecionie narzędziow ym 4, obrabiarka jest ukształtowana z suportem narzędziowym 6 zaopatrzonym w tłok wychylny 11, który umieszczony w cylindrze 12 obudowy 9, w celu wychylania suportu narzędziow ego 6, je st zasilany środkiem ciśnieniowym. Ukształtowany w rodzaju tarczy suport narzędziowy 6 z tłokiem wychylnym 11, w postaci odcinka pierścienia kołowego, jest wychylny wokół osi obrotu 8 suportu narzędziowego 6, która w przedstawionym przykładzie wykonania jest prostopadła do osi obrotu 5 wrzeciona narzędziow ego 4. Powierzchnie płaszcza 6a i 1 lb suportu narzędziowego 6 tłoka wychylnego 11 oraz powierzchnie czołowe 1 la tłoka wychylnego 11 w przedstawionym przykładzie wykonania stanow ią powierzchnie prowadzące wobec obudowy 9. Jednocześnie te powierzchnie 6a, 11 a i lb służąjako powierzchnie uszczelniające dla środka ciśnieniow ego, kierowanego do cylindra 12. Aby móc osiągnąć możliwie beztarciowe ułożyskowanie suportu narzędziowego 6 w obudowie 9, co najmniej jedna powierzchnia płaszcza 6a i 1 lb suportu narzędziowego 6 oraz tłoka wychylnego 11 jest zaopatrzona w powłokę zm niejszającą tarcie. Dzięki umieszczeniu zespołu pomiarowego 13 pom iędzy obudow ą 9 a suportem narzędziowym 6 jest możliwy bezluzowy i bezbłędny pomiar stopnia wychylenia suportu narzędziowego 6. Zespół pomiarowy 13 przykładowo składa się z umieszczonej na powierzchni płaszcza 11 b tłoka wychylnego 1 skali pomiarowej, która jest bezpośrednio odczytywana przez układ odczytujący, um ieszczony w obudowie 9. Przez wychylenie suportu narzędziowego 6 wokół osi obrotu 8, która przecina oś obrotu 5 wrzeciona narzędziowego 4 pod kątem, korzystnie kątem prostym, osiąga się możliwość takiego wyrównywania mas suportu narzędziowego 6 i narzędzia 7, leżących z obu stron osi obrotu 8 suportu narzędziowego 6, że punkt ciężkości mas leży w punkcie przecięcia osi obrotu 8 suportu narzędziowego 6 i osi obrotu 5 wrzeciona przedmiotu obrabianego. Przy obrocie

5 suportu narzędziowego 6, ułożyskowanego przestawnie w obudowie 9, nie występuje na podstawie siły odśrodkowej żadne niewyważenie, które uniemożliwiałoby dokładne prowadzenie narzędzia 7. A więc jest możliwe takie przestawianie precyzyjne suportu narzędziowego 6 i narzędzia 7, że są możliwe zmiany ruchu w obszarze [ m. W celu dalszej kompensacji sił odśrodkowych, występujących przy obrotach osi obrotu 5 wrzeciona narzędziowego 4 ponad obrotów na minutę, celowo obudowa 9 jest otoczona przez zewnętrzny dociskowy pierścień sam ouszczelniający 14. Oczywiście, powyżej opisane urządzenie do bezstopniowo przestawialnego mocowania narzędzia 7 m oże być używane z każdego rodzaju centrach obróbkowych, nie tylko w tokarkach, jak to je st w przypadku przedstawionego przykładu wykonania. Fig. 2

6 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2.00 zł.