(62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie:

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie: (13) B1 (51) Int.Cl. B23F 13/00 ( ) B23F 21/18 ( ) (54) Sposób kształtowania wklęsłych zarysów zwojów ślimaka na uniwersalnej obrabiarce i przyrząd do realizacji tego sposobu (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/16 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA RZESZOWSKA IM. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA, Rzeszów, PL (72) Twórca(y) wynalazku: LESZEK SKOCZYLAS, Rzeszów, PL JAN LIBUSZOWSKI, Rzeszów, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Henryk Pisiński

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania wklęsłych zarysów zwoju ślimaka na uniwersalnej obrabiarce narzędziem trzpieniowym o prostoliniowym zarysie znamionowym i przyrząd do realizacji tego sposobu. Sposoby kształtowania ślimaków różnymi typami narzędzi jak krążkowe, trzpieniowe, garnkowe, pierścieniowe, są określone przez PN-90/M-88509/03, Przekładnie ślimakowe, Terminologia i oznaczenia. Typ użytego narzędzia jest zarazem jednym z kryteriów klasyfikacji powierzchni śrubowej zwoju ślimaka. Norma określa również dwa podstawowe znamionowe zarysy narzędzi definiując przez to ślimaki stożkopochodne i torusopochodne. Sposoby kształtowania ślimaków określone normą, wykorzystujące wymienione narzędzia o prostoliniowym zarysie znamionowym, pozwalają na uzyskanie tylko wypukłych lub zbliżonych do prostoliniowych zarysów zwoju ślimaka. Wykonanie wklęsłego zarysu wymaga więc przygotowania narzędzia kształtowego co pociąga za sobą dodatkowe koszty. Wiadomym jest, że przekładnie ślimakowe ze ślimakiem o wklęsłym zarysie zwoju charakteryzują się większą nośnością i sprawnością. Pomimo tego, zdecydowana większość produkowanych przekładni posiada ślimaki z wypukłym zarysem kształtowane narzędziami o zarysie prostoliniowym. Narzędzia takie są tanie i łatwe w przygotowaniu. Wymienioną niedogodność dotychczasowego stanu odnośnie technologii wykonania ślimaków z wklęsłym zarysem ich zwojów rozwiązano poprzez opracowanie nowego sposobu ich kształtowania przedstawionego w polskim zgłoszeniu patentowym nr P Zgodnie z tym sposobem wklęsły zarys zwojów ślimaków jest wykonany narzędziami o zarysie prostoliniowym poprzez odpowiednie ich ustawienie względem układu określającego położenie obrabianego ślimaka. Jednak jego wykorzystanie jest opłacalne przy produkcji seryjnej, gdyż w celu realizacji wymaganego ustawienia narzędzia względem obrabianego przedmiotu koniecznym jest zastosowanie do tego celu specjalnej obrabiarki pięcioosiowej. Celem wynalazku jest więc opracowanie sposobu ukształtowania wklęsłego zarysu zwoju ślimaka na uniwersalnej obrabiarce przy wykorzystaniu stożkowego narzędzia trzpieniowego, które charakteryzuje prostoliniowy zarys znamionowy oraz odpowiedniego przyrządu do jego realizacji. Mogą to być oferowane przez wielu producentów uniwersalne ściernice jak i frezy stożkowe. Sposób kształtowania wklęsłych zarysów zwojów ślimaka na uniwersalnej obrabiarce stożkowym narzędziem trzpieniowym o prostoliniowym zarysie znamionowym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zachowując pionowe ustawienie osi x N narzędzia, przesuwa się środek jego średnicy znamionowej pionowo od osi obrotu ślimaka do wartości stanowiącej wynik iloczynu promienia podziałowego obrabianego ślimaka 1 i cosinusa zakładanego kąta pochylenia osi narzędzia od kierunku pionowego w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu ślimaka, wynoszącego od 1 do 80 oraz przesuwa się ten środek poziomo o wartość stanowiącą wynik iloczynu promienia podziałowego ślimaka i sinusa tego kąta pochylenia, po czym nachyla się oś narzędzia przez jego środek w pionowej płaszczyźnie równoległej do osi obrotu obrabianego ślimaka o kąt nachylenia, którego wielkość stanowi arcus sinus iloczynu sinusa kąta pochylenia oraz sinusa kąta skrętu osi narzędzia od osi obrotu ślimaka, określonego w płaszczyźnie poziomej równoległej do osi obrotu ślimaka, a następnie prowadzi się obróbkę ślimaka znanym sposobem. W celu realizacji wyżej opisanego sposobu kształtowania wklęsłego zarysu ślimaka na obrabiarkach uniwersalnych opracowano nową konstrukcję przyrządu, do mocowania i odpowiedniego ustawienia stożkowego narzędzia trzpieniowego o prostoliniowym zarysie znamionowym względem obrabianego ślimaka. Przyrząd do realizacji sposobu kształtowania wklęsłych zarysów zwojów ślimaka na uniwersalnej obrabiarce stożkowym narzędziem trzpieniowym o prostoliniowym zarysie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego płyta główna połączona jest suwliwie z mocującymi łapami na obrabiarce poprzez pionowe prowadnice i jest wyposażona w tuleję, za pośrednictwem, której połączona jest z nią płyta obrotowa z prowadnicami łączącymi ją z obejmą, w której zamocowane jest wrzeciono z napędem stożkowego narzędzia trzpieniowego, a ponadto z płytą główną poprzez tuleję jest połączona druga płyta ustawiaka narzędzia. Opracowany sposób kształtowania wklęsłego zarysu ślimaka przy pomocy stożkowego narzędzia trzpieniowego o prostoliniowym zarysie znamionowy, który sprowadza się do odpowiedniego ustawienia tego narzędzia względem obrabianego ślimaka, pozwala na uzyskiwanie szerokiego zakresu geometrii tego zarysu przy pomocy oferowanych przez wielu producentów uniwersalnych ścier-

3 PL B1 3 nic jak również stożkowych frezów. Z uwagi na niski koszt stosowanych do obróbki narzędzi, przekładnie ślimakowe z wklęsłym profilem ślimaków mogą być powszechnie stosowane, wypierając dotychczasowe o znacznie gorszych parametrach użytkowych. Szczególną zaletą sposobu według wynalazku jest stworzenie możliwości jego realizacji na uniwersalnych tokarkach wyposażonych w falowniki zmniejszające prędkości obrotowe wrzeciona, co jest warunkiem koniecznym przy tego rodzaju obróbce. Dzięki niemu i nowej konstrukcji przyrządu zaistniała możliwość wykonania tak zmodyfikowanych ślimaków w każdym zakładzie dysponującym uniwersalnym parkiem maszynowym, przy niewielkim nakładzie kosztów początkowych. Przedmiot wynalazku pokazano w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w schematycznym ujęciu ustawienia narzędzia względem obrabianego ślimaka, fig. 2 istotne parametry geometryczne narzędzia w odniesieniu do kształtowanego zwoju ślimaka, zaś fig. 3 również w schematycznym ujęciu, główne parametry ustawienia narzędzia względem obrabianego przedmiotu w powiązaniu z konstrukcją przyrządu pozwalającego na realizację sposobu według wynalazku na uniwersalnej obrabiarce. Jak to przedstawiono na fig. 1, w celu uzyskania wklęsłych zarysów zwojów ślimaka 1 stożkowym narzędziem 2 trzpieniowym o prostoliniowym zarysie znamionowym 3, przy założeniu ustawienia osi obrotu ślimaka 1 w osi poziomej z 0 spośród osi x 0, y 0, z 0 układu stałego O 0 prostokątnego, przestrzennego układu współrzędnych oraz przy odsuniętym środku A narzędzia 2 od osi obrotu ślimaka 1 o wartość odpowiadającą promieniowi podziałowemu r obrabianego ślimaka 1, należy oś x N tego narzędzia 2 pochylić przez jego środek A względem równoległej 4 do osi pionowej x 0 tego układu stałego O 0 w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu ślimaka 1 o kąt pochylenia N wynoszący korzystnie 40 i skręcić przez ten środek A względem równoległej 5 do osi poziomej z 0 układu stałego O 0, równoważnej osi obrotu ślimaka 1, w płaszczyźnie poziomej równoległej do osi obrotu ślimaka 1 o kąt skrętu wynoszący korzystnie 20. Po takim ustawieniu narzędzia 2 względem obrabianego ślimaka 1 jego obróbkę prowadzi się według znanego sposobu poprzez obrót ślimaka 1 z odpowiednio dobraną szybkością i posuwem narzędzia 2 zależnym od kąta wzniosu linii śrubowej 6 ślimaka 1. Narzędzie 2, które stanowi frez lub ściernica wykonuje ruch obrotowy z szybkością gwarantującą odpowiednią gładkość i jakość obrabianej powierzchni. Tak postępując wykonuje się jedną stronę zwoju ślimaka 1, zaś jego drugą stronę uzyskuje się, nie naruszając wcześniejszego ustawienia, po obrocie ślimaka 1 o kąt 180. Sposób ten został szczegółowo ujawniony w publikacji opisu wynalazku nr P , wcześniej przytoczonego w stanie techniki. Zgodnie ze sposobem kształtowania wklęsłych zarysów zwojów 6 ślimaka 1 na uniwersalnej obrabiarce stożkowym narzędziem 2 trzpieniowym o prostoliniowym zarysie znamionowym 3, według wynalazku w przykładzie wykonania, dla uniknięcia ustawiania kąta pochylenia N i kąta skrętu narzędzia 2, zachowując pionowe ustawienie osi x N narzędzia 2, przesuwa się środek A jego średnicy znamionowej d N pionowo od osi obrotu ślimaka 1 do wartości x stanowiącej wynik iloczynu promienia podziałowego r obrabianego ślimaka 1 i cosinusa zakładanego kąta pochylenia N osi x N narzędzia 2 od kierunku pionowego w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu ślimaka 1, wynoszącego od 1 do 80 oraz przesuwa się ten środek A poziomo o wartość y stanowiącą wynik iloczynu promienia podziałowego r ślimaka 1 i sinusa tego kąta pochylenia N. Po przesunięciu narzędzia 2 nachyla się oś x N narzędzia 2 przez jego środek A w pionowej płaszczyźnie równoległej do osi obrotu obrabianego ślimaka 1 o kąt nachylenia, obliczony z zależności: = arcsin(sin(x N ) sin( )), przy czym zakładany kąt skrętu osi x N narzędzia 2 od osi obrotu ślimaka 1 jest określony w płaszczyźnie poziomej równoległej do osi obrotu ślimaka (1), po wcześniejszym pochyleniu osi x N narzędzia 2 o kąt pochylenia N. Po ustawieniu narzędzia dalszą obróbkę ślimaka 1 prowadzi się według znanego sposobu, mocując obrabiany ślimak 1 w kłach uniwersalnej tokarki, a narzędzie 2, ze specjalnym przyrządem przedstawionym w schematycznym ujęciu na fig. 3, w imaku jej suportu. Przebieg procesu wymaga tylko odpowiednio małej prędkości obrotowej wrzeciona tokarki, którą można uzyskać przy wykorzystaniu falownika. Jak pokazano na fig. 3 przyrząd do mocowania i ustawienia narzędzia 2 zgodnie z wynalazkiem posiada płytę główną 7 połączoną suwliwie z łapami mocującymi 8 poprzez pionowe prowadnice nie uwidocznione na rysunku. Płyta główna 7 jest wyposażona w tuleję 9 za pośrednictwem której połączona jest z nią płyta obrotowa 10 z prowadnicami 11 łączącymi się z obejmą 12, w której zamocowane

4 4 PL B1 jest wrzeciono 13 z napędem 14. Również poprzez tuleję 9 z płytą główną 7 połączona jest draga płyta 15 ustawiaka 16 narzędzia 2, której położenie względem płyty obrotowej 10 jest blokowane za pośrednictwem śruby 17, natomiast płyty obrotowej 10 względem płyty głównej 7 za pomocą śruby 18. Ustawiak 16 narzędzia 2 mocowany jest w uchwycie 19 połączonym z suwakiem 20 pozwalającym na jego przemieszczanie wzdłuż zarysu narzędzia 2. Przyrząd mocowany jest w imaku narzędziowym tokarki za pośrednictwem łap 8, sprzężonym z jej suportem, który nie jest uwidoczniony na rysunku podobnie jak wymieniony imak Wartość odległości poziomej środka A narzędzia 2 od osi obrotowej ślimaka 1 ustawiana jest poprzez przesunięcie suportu narzędziowego tokarki, natomiast wartość x odległość pionowej w wyniku przesunięcia płyty głównej 7 względem łap mocujących 8. Z kolei obrót płyty obrotowej 10 wraz z wrzecionem 13 wokół tulei 9 pozwala na pochyłe ustawienie osi x N narzędzia 2 do osi obrotu obrabianego ślimaka 1 o kąt nachylenia. Do ustawienia środka A stanowiącego środek średnicy znamionowej d N narzędzia 2 niezbędne są dodatkowe trzpienie nie pokazane na rysunku, mocowane w tulei 9 oraz uchwycie wrzeciona 13. Przedstawiony przyrząd może być dostosowany do dowolnej tokarki uniwersalnej. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób kształtowania wklęsłych zarysów zwojów ślimaka na uniwersalnej obrabiarce stożkowym narzędziem trzpieniowym o prostoliniowym zarysie znamionowym, znamienny tym, że zachowując pionowe ustawienie osi (x N ) narzędzia (2), przesuwa się środek (A) jego średnicy znamionowej (d N ) pionowo od osi obrotu ślimaka (1) do wartości (x) stanowiącej wynik iloczynu promienia podziałowego (r) obrabianego ślimaka (1) i cosinusa zakładanego kąta pochylenia ( N ) osi (x N ) narzędzia (2) od kierunku pionowego w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu ślimaka (1), wynoszącego od 1 do 80 oraz przesuwa się ten środek (A) poziomo o wartość (y) stanowiącą wynik iloczynu promienia podziałowego (r) ślimaka (1) i sinusa tego kąta pochylenia ( N ), po czym nachyla się oś (x N ) narzędzia (2) przez jego środek (A) w pionowej płaszczyźnie równoległej do osi obrotu obrabianego ślimaka (1) o kąt nachylenia ( ), którego wielkość stanowi arcus sinus iloczynu sinusa kąta pochylenia ( N ) oraz sinusa kąta skrętu ( ) osi (x N ) narzędzia (2) od osi obrotu ślimaka (1), określonego w płaszczyźnie poziomej równoległej do osi obrotu ślimaka (1), a następnie prowadzi się obróbkę ślimaka (1) znanym sposobem. 2. Przyrząd do realizacji sposobu kształtowania wklęsłych zarysów zwojów ślimaka na uniwersalnej obrabiarce stożkowym narzędziem trzpieniowym o prostoliniowym zarysie, znamienny tym, że jego płyta główna (7) połączona jest suwliwie z mocującymi łapami (8) na obrabiarce poprzez pionowe prowadnice i jest wyposażona w tuleję (9), za pośrednictwem której połączona jest z nią płyta obrotowa (10) z prowadnicami (11) łączącymi ją z obejmą (12), w której zamocowane jest wrzeciono (13) z napędem (14) stożkowego narzędzia (2) trzpieniowego, a ponadto z płytą główną (7) poprzez tuleję (9) jest połączona druga płyta (15) ustawiaka (16) narzędzia (2).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)