PL212038B1 - System of active expanding tool for precise boring - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ aktywnego narzędzia rozprężnego do precyzyjnego rozwiercania, zwłaszcza wieloostrzowego rozwiertaka rozprężnego z aktywną kompensacją zużycia ostrza przeznaczony zwłaszcza do seryjnej lub wielkoseryjnej obróbki otworów przelotowych i nieprzelotowych. Podczas pracy narzędzia o zdefiniowanej geometrii ostrza, krawędzie i płaszczyzny poddawane są procesom trybologicznym, jak również silnemu oddziaływaniu zjawisk chemicznych i cieplnych. Towarzyszące temu negatywne skutki, takie jak ścieranie ostrza, adhezja materiału ostrza i materiału obrabianego, dyfundowanie atomów materiału skrawającego w głąb materiału obrabianego, jak i wpływ temperatury (w strefie skrawania) na właściwości materiału skrawającego, skutkują stępieniem ostrza, a tym samym negatywnie wpływają na geometrię powierzchni obrabianej. W przypadku seryjnej obróbki otworów dokładnych, z uwagi na redukcję liczby i czasów operacji, dąży się do uzyskania ostatecznej geometrii otworów za pomocą narzędzi o zdefiniowanej geometrii ostrza. Z punktu widzenia uzyskania wymaganej tolerancji wymiarów oraz jakości powierzchni obrabianych otworów dla całej serii, wpływ zmiany geometrii ostrza w wyniku jego zużycia wymaga przeprowadzania pomiarów kontrolnych, wymiany narzędzia, bądź kompensacji zużycia ostrza (np. głowice wytaczarskie z możliwością precyzyjnego ustawiania promieniowego ostrza, rozwiertaki rozprężne). Czynności wymagają najczęściej stosowania dodatkowych sond pomiarowych, a w przypadku samych narzędzi skrawających, ich demontażu, co wiąże się z zatrzymaniem pracy obrabiarki, czyli występowaniem przestojów.The subject of the invention is an active expansion tool system for precise reaming, in particular a multi-edge expansion reamer with active blade wear compensation, intended especially for serial or large-scale machining of through holes and blind holes. When working with tools with a defined cutting edge geometry, the edges and planes are subjected to tribological processes, as well as to a strong influence of chemical and thermal phenomena. The accompanying negative effects, such as abrasion of the blade, adhesion of the material of the blade and the workpiece, diffusion of atoms of the cutting material into the workpiece, and the influence of temperature (in the cutting zone) on the properties of the cutting material, result in blunting of the blade, and thus adversely affect the geometry of the machined surface. In the case of serial machining of precise holes, due to the reduction of the number and times of operations, the aim is to obtain the final geometry of the holes using tools with a defined blade geometry. From the point of view of obtaining the required dimensional tolerance and surface quality of the machined holes for the entire series, the impact of changing the blade geometry as a result of its wear requires control measurements, tool replacement, or compensation of the blade wear (e.g. boring heads with the possibility of precise radial adjustment of the blade, expansion reamers ). The activities most often require the use of additional measuring probes, and in the case of the cutting tools themselves, their disassembly, which is associated with the stoppage of the machine tool, i.e. downtime.

W szwajcarskim opisie patentowym nr 275208 przedstawione zostały dwa rozwiązania nastawnego rozwiertaka maszynowego do dokładnej obróbki otworów walcowych. W obu przypadkach wynalazek, dzięki zastosowaniu pierścienia rozprężnego, umożliwia kompensację zużycia ostrza powstałego podczas obróbki. Pierścień rozprężny o postaci zbliżonej do zwiniętej sinusoidy posiada bądź ukształtowaną geometrię uzębienia bądź pełni funkcję korpusu z wlutowanymi płytkami skrawającymi. Wewnętrzna część pierścienia posiada fragmenty powierzchni stożkowych. W pierwszym przypadku pierścień ustalany jest na gwintowanym trzpieniu oprawki narzędziowej w taki sposób, że średnica stożka przylegającego do wewnętrznych fragmentów stożkowych pierścienia rozprężnego wzrasta w kierunku części roboczej narzędzia (do zewnątrz), natomiast czoło pierścienia przylega do kołnierza oprawki narzędziowej. Średnica trzpienia jest mniejsza niż średnica wewnętrzna pierścienia. Precyzyjne osiowe centrowanie pierścienia uzyskuje się poprzez wkręcanie na trzpień narzędzia stożkowej tulei, przylegającej do wewnętrznych, stożkowych fragmentów powierzchni pierścienia. Sposób kompensacji zużycia ostrza bazuje na współpracy powierzchni stożkowych pierścienia elastycznego oraz tulejki stożkowej i polega na rozprężaniu pierścienia na wymaganą średnicę poprzez dokręcanie nakrętki i jednoczesne wciskanie na trzpień pierścienia stożkowego. Taki sposób zapewnia tym samym promieniowo-symetryczny rozkład sił. W drugim przypadku jednolity trzpień oprawki ma część walcową bezpośrednio przechodzącą w powierzchnię stożkową. Część walcowa posiada wykonany rowek wpustowy. Oprawka posiada na przedniej części (przed chwytem narzędzia) nacięty gwint, po którym obraca się nakrętka. Do nakrętki przylega, osadzona na części walcowej oprawki, specjalna tulejka, której drugi koniec ma postać kołnierza. Tulejka, która posiada wykonany rowek, nie ma możliwości obrotu względem osi oprawki, ponieważ osadzona jest na wpust, umożliwiający jedynie osiowe przesuwanie tulejki. Elastyczny pierścień zorientowany jest na oprawce tak samo jak w przypadku rozwiązania pierwszego, czyli płaszczyzną czołową przylega do powierzchni kołnierza, natomiast wewnętrzne fragmenty powierzchni stożkowej opierają się na stożkowym fragmencie trzpienia. Sposób kompensacji zużycia ostrza polega w tym wypadku na rozprężaniu pierścienia elastycznego poprzez dokręcanie nakrętki. W wyniku dokręcenia nakrętki, wypychana na zewnątrz trzpienia para: tulejka elastyczny pierścień powoduje rozprężanie pierścienia na stożkowym fragmencie trzpienia. W obu rozwiązaniach, współpraca powierzchni stożkowych ma miejsce tylko w przedniej części pierścienia elastycznego, co skutkuje tym, że podczas rozprężania elastycznego pierścienia nie następuje zmiana średnicy (o stałą wartość) na całej wysokości pierścienia elastycznego, a jedynie korekta zbieżności, czyli kompensacja zużycia tej części ostrza, które bezpośrednio bierze udział w procesie skrawania.In Swiss Patent No. 275208, two solutions of an adjustable machine reamer for the precise machining of cylindrical holes are presented. In both cases, the invention, thanks to the use of an expanding ring, makes it possible to compensate for the blade wear caused during machining. The expanding ring in the form similar to a coiled sine wave has either a shaped geometry of the toothing or it serves as a body with soldered cutting plates. The inner part of the ring has fragments of conical surfaces. In the first case, the ring is fixed on the threaded shank of the tool holder in such a way that the diameter of the cone adjacent to the internal conical portions of the snap ring increases towards the working part of the tool (towards the outside), while the ring face rests against the tool holder flange. The diameter of the spindle is smaller than the inner diameter of the ring. Accurate axial centering of the ring is achieved by screwing a conical sleeve adjacent to the internal, conical parts of the ring surface onto the shank of the tool. The method of blade wear compensation is based on the cooperation of the conical surfaces of the flexible ring and the conical sleeve and consists in expanding the ring to the required diameter by tightening the nut and simultaneously pressing the conical ring onto the mandrel. Such a method thus provides a radially symmetrical distribution of forces. In the latter case, the unit shank of the holder has a cylindrical part that goes directly into the conical surface. The cylindrical part has a keyway. The holder has a thread cut on the front part (before the tool is shank), on which the nut rotates. Adjacent to the nut is a special sleeve mounted on the cylindrical part of the holder, the other end of which is in the form of a flange. The sleeve, which has a groove, cannot be rotated in relation to the axis of the holder, because it is mounted on the key, allowing only the axial movement of the sleeve. The flexible ring is oriented on the holder in the same way as in the case of the first solution, i.e. the front plane adjoins the flange surface, while the internal parts of the conical surface rest on the conical part of the pin. The way of compensating the blade wear is in this case by expanding the elastic ring by tightening the nut. As a result of tightening the nut, the steam forced out of the spindle: sleeve, the flexible ring causes the expansion of the ring on the conical part of the spindle. In both solutions, the cooperation of the conical surfaces takes place only in the front part of the flexible ring, which results in the fact that during the expansion of the flexible ring, the diameter does not change (by a constant value) along the entire height of the flexible ring, but only the taper correction, i.e. wear compensation of this part blades that are directly involved in the cutting process.

Z niemieckiego opisu patentowego nr 19945455 znane jest narzędzie wieloostrzowe do precyzyjnego wykonywania otworów z możliwością mechanicznego podtrzymywania ustalonej średnicy bez potrzeby zasilania przetwornika piezoelektrycznego. Pierścień rozprężny zaopatrzony w płytki skrawające, posiada wykonaną wewnętrzną powierzchnię stożkową. Pierścień rozprężny mocowany jest do końca oprawki narzędziowej. Istotnymi elementami składowymi opisywanego narzędzia są: przetworPL 212 038 B1 nik piezoelektryczny oraz trzpień - połączony z przetwornikiem piezoelektrycznym. Zarówno przetwornik piezoelektryczny, jak i trzpień mocowane są w osi narzędzia. Koniec trzpienia zakończony jest powierzchnią stożkową, przylegającą bezpośrednio do powierzchni stożkowej pierścienia rozprężnego. Rozprężanie pierścienia rozprężnego realizowane jest poprzez przesuwanie trzpienia za pomocą przetwornika piezoelektrycznego. Przetwornik piezoelektryczny, w tym rozwiązaniu, przewidziany jest głownie do precyzyjnego ustalenia średnicy pierścienia rozprężnego na odpowiednim przyrządzie nastawczym. Po ustaleniu średnicy pierścienia za pomocą mechanizmu podtrzymującego, narzędzie nie wymaga zewnętrznego zasilania przetwornika piezoelektrycznego.From the German patent specification No. 19945455 there is known a multi-blade tool for precise hole making with the possibility of mechanically supporting a predetermined diameter without the need to supply a piezoelectric transducer. The expanding ring provided with cutting inserts has an internal conical surface. The snap ring is attached to the end of the tool holder. The essential components of the described tool are: a piezoelectric transducer and a pin - connected to a piezoelectric transducer. Both the piezoelectric transducer and the spindle are mounted in the axis of the tool. The end of the spindle ends with a conical surface, directly adjacent to the conical surface of the expansion ring. Expansion of the expansion ring is achieved by shifting the pin with a piezoelectric transducer. The piezoelectric transducer, in this solution, is mainly intended to precisely determine the diameter of the expansion ring on the appropriate setting device. Once the diameter of the ring has been established using the holding mechanism, the tool does not require external power to the piezoelectric transducer.

Znane są też, aktywne metody precyzyjnej obróbki otworów z wykorzystaniem przetworników piezoelektrycznych. Niemiecki opis patentowy nr 4401496 ujawnia narzędzie jednoostrzowe z możliwością precyzyjnego ustalania ostrza narzędzia, w którym za pomocą przetwornika piezoelektrycznego zostaje wygenerowana siła w kierunku osiowym do chwytu narzędzia, oddziałująca na sprężyście odchylaną oprawkę w postaci trzpienia, która tworzy z układem przetwornika piezoelektrycznego dźwignię. Na końcu trzpienia znajduje się ostrze skrawające. Osiowo działająca siła powoduje promieniowe odchylenie trzpienia. Dzięki układom pomiarowym siły i przemieszczenia dźwigni rozwiązanie takie może mieć zastosowanie do automatycznej kompensacji zużycia ostrza.There are also known active methods of precise hole processing with the use of piezoelectric transducers. German Patent No. 4401496 discloses a single-edge tool with the possibility of precise positioning of the tool tip, in which a force in the axial direction to the tool shank is generated by means of a piezoelectric transducer, acting on a resiliently tilted mandrel holder, which forms a lever with the piezoelectric transducer system. There is a cutting blade at the end of the spindle. An axially acting force causes the spindle to deflect radially. Thanks to the measuring systems of the force and displacement of the lever, such a solution can be used for automatic compensation of the blade wear.

Istota układu, według wynalazku, polega na tym, że w oprawce narzędziowej w postaci tulei na jednym końcu promieniście i wzdłuż osi rozłożone są nacięcia, pomiędzy którymi jest zespół sprężyście odchylanych zacisków. Powyżej zacisków nacięty jest gwint zewnętrzny współpracujący z nakrętką zewnętrzną, natomiast na powierzchni walcowej zacisków umocowany jest pierścień rozprężny, przy czym fragmenty wewnętrznych powierzchni walcowych pierścienia rozprężnego przylegają do powierzchni sprężyście odchylanych zacisków. Na końcu powierzchni wewnętrznej zacisków znajdują się powierzchnie stożkowe, tworzące gniazdo, w które za pomocą osiowo działającej siły wciskany jest wałek stożkowy o takiej samej zbieżności jak powierzchnie stożkowe zacisków. Ponadto, co najmniej dwa zaciski, na swojej zewnętrznej powierzchni walcowej posiadają zabieraki oprawki, natomiast fragmenty wewnętrznych powierzchni walcowych pierścienia rozprężnego posiadają, co najmniej dwa nacięte rowki.The essence of the system according to the invention consists in the fact that in a tool holder in the form of a sleeve at one end, incisions are distributed radially and along the axis, between which there is a set of elastically deflected clamps. Above the clamps, an external thread cooperating with the outer nut is cut, while an expansion ring is mounted on the cylindrical surface of the clamps, while the fragments of internal cylindrical surfaces of the expansion ring adhere to the surface of the elastically deflected clamps. At the end of the inner surface of the clamps there are tapered surfaces forming a socket into which a tapered shaft with the same taper as the tapered surfaces of the clamps is pressed by an axial force. Moreover, at least two clamps have a box driver on their outer cylindrical surface, while the portions of the inner cylindrical surfaces of the expansion ring have at least two slotted grooves.

Korzystnie, pomiędzy wałkiem stożkowym oraz przetwornikiem piezoelektrycznym jest umieszczona kulka, przy czym w wałku stożkowym oraz w powierzchni czołowej przetwornika piezoelektrycznego jest wykonane wgłębienie o powierzchni sferycznej, którego średnica jest większa od średnicy kulki.Preferably, a ball is placed between the conical shaft and the piezoelectric transducer, the conical shaft and the face of the piezoelectric transducer having a recess with a spherical surface, the diameter of which is larger than that of the ball.

Korzystnym jest również, gdy pomiędzy wałkiem stożkowym oraz przetwornikiem piezoelektrycznym jest umieszczona kulka, przy czym w wałku stożkowym oraz w powierzchni czołowej przetwornika piezoelektrycznego jest wykonane wgłębienie o powierzchni stożkowej.It is also advantageous if a ball is placed between the conical shaft and the piezoelectric transducer, a recess with a conical surface being provided in the conical shaft and in the face of the piezoelectric transducer.

Korzystnie, drugi koniec przetwornika piezoelektrycznego osadzony jest w oprawce narzędziowej za pomocą łożyska. W oprawce narzędziowej nacięty jest wewnętrzny gwint pod nakrętkę łożyskową dociskającą łożysko do powierzchni oprawki.Preferably, the other end of the piezoelectric transducer is seated in the tool holder by a bearing. In the tool holder, an internal thread is cut for the bearing nut which presses the bearing against the surface of the holder.

Korzystnie jest również, gdy pomiędzy drugim końcem przetwornika piezoelektrycznego a elementem oporowym jest umieszczona kulka, przy czym w powierzchni czołowej drugiego końca przetwornika piezoelektrycznego i elementu oporowego jest wykonane wgłębienie sferyczne o średnicy większej od średnicy kulki lub wgłębienie o powierzchni stożkowej.It is also preferred that a ball is placed between the second end of the piezoelectric transducer and the resistance element, and a spherical recess with a diameter greater than the diameter of the ball or a recess with a conical surface is provided in the face of the other end of the piezoelectric transducer and the resistance element.

Przetwornik piezoelektryczny ma zabieraki połączone przewodami z zewnętrznym układem zasilania, przy czym zabieraki mocowane są w nieruchomym gnieździe elementu oporowego, w którym wykonane są dwa otwory na przewody zasilające przetwornik piezoelektryczny osadzony w nieruchomym gnieździe elementu oporowego, zaś drugi koniec elementu oporowego jest umieszczony poprzez połączenie wpustowe, w nieruchomej tulei.The piezoelectric transducer has drivers connected by wires to the external power supply system, while the drivers are mounted in the fixed socket of the resistance element, in which there are two holes for the wires for powering the piezoelectric transducer embedded in the fixed socket of the resistance element, and the other end of the resistance element is placed through a key connection in a fixed sleeve.

Korzystnie, element oporowy mocowany jest w nieruchomej tulei z naciętym wewnętrznym gwintem.Preferably, the stop element is mounted in a stationary sleeve with an internal thread cut.

Zaletą wynalazku jest sposób aktywnej kompensacji zużycia ostrza w rozwiertaku z pierścieniem rozprężnym, polegający na wciskaniu wałka stożkowego w gniazdo sprężyście odchylanych zacisków, na których osadzony jest pierścień rozprężny i posiadający na swojej wewnętrznej części fragmenty powierzchni walcowych. Ponadto stopniowe zużywanie geometrii ostrza skrawającego podczas pracy, jest kompensowane aktywnym oddziaływaniem przetwornika piezoelektrycznego na połączony z nim wałek stożkowy.An advantage of the invention is a method of active compensation of the blade wear in a reamer with an expanding ring reamer, which consists in pressing a conical shaft into the seat of resiliently deflected clamps, on which the expanding ring is mounted and having on its inner part parts of cylindrical surfaces. Moreover, the gradual wear of the cutting blade geometry during operation is compensated by the active influence of the piezoelectric transducer on the conical shaft connected to it.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia półprzekrój osiowy układu aktywnego narzędzia rozprężnego, fig. 2 - przekrój oprawkiThe subject of the invention in an exemplary embodiment is reproduced in the drawing, in which Fig. 1 - shows a half-section of the system of the active expansion tool, Fig. 2 - a cross-section of a holder

PL 212 038 B1 narzędziowej wraz z rzutem jej części czołowej, a fig. 3 - przekrój pierścienia rozprężnego oraz jego półprzekrój z ujawnionym rowkiem.3 shows a cross-section of the expanding ring and its half-section with the groove disclosed.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Układ aktywnego narzędzia rozprężnego ma w oprawce narzędziowej i w postaci tulei, na jednym końcu promieniście i wzdłuż osi rozłożone nacięcia 2, pomiędzy którymi jest zespół sprężyście odchylanych zacisków 3, a powyżej zacisków 3 nacięty jest gwint zewnętrzny 4 współpracujący z nakrętką zewnętrzną 5. Na powierzchni walcowej zacisków 7 umocowany jest pierścień rozprężny 6. Fragmenty wewnętrznych powierzchni walcowych pierścienia rozprężnego 8 przylegają do powierzchni sprężyście odchylanych zacisków 3. Na końcu powierzchni wewnętrznej zacisków 3 znajdują się powierzchnie stożkowe 9, tworzące gniazdo, w które za pomocą osiowo działającej siły wciskany jest wałek stożkowy 10 o takiej samej zbieżności jak powierzchnie stożkowe 9 zacisków 3. Sześć zacisków 3, na swojej zewnętrznej powierzchni walcowej 7 posiadają zabieraki oprawki 11, natomiast fragmenty wewnętrznych powierzchni walcowych 8 pierścienia rozprężnego 6 posiadają sześć naciętych rowów 12. Pomiędzy wałkiem stożkowym 10 oraz przetwornikiem piezoelektrycznym 15 jest umieszczona kulka 14, przy czym w wałku stożkowym 10 oraz w powierzchni czołowej przetwornika piezoelektrycznego 15 jest wykonane wgłębienie o powierzchni sferycznej 13, którego średnica jest większa od średnicy kulki 14. Drugi koniec przetwornika piezoelektrycznego 15 osadzony jest w oprawce narzędziowej 1 za pomocą łożyska 16. W oprawce narzędziowej 1 jest nacięty wewnętrzny gwint 17 pod nakrętkę łożyskową 18 dociskającą łożysko 16 do powierzchni oprawki narzędziowej 1. Przetwornik piezoelektryczny 15 ma dwa zabieraki 19 połączone przewodami 20 z zewnętrznym układem zasilania. Zabieraki 19 mocowane są w nieruchomym gnieździe elementu oporowego 22, w którym wykonane są dwa otwory 23 na przewody 20 zasilające przetwornik piezoelektryczny 15 osadzony w nieruchomym gnieździe elementu oporowego 22, zaś drugi koniec elementu oporowego 22 jest umieszczony poprzez połączenie wpustowe 26, w nieruchomej tulei 24 dokręcanej nakrętką wewnętrzną 25. Element oporowy 22 mocowany jest w nieruchomej tulei 24 z naciętym wewnętrznym gwintem. Oprawka narzędziowa 1 jest osadzona w uchwycie 21 narzędziowym wrzeciona obrabiarki.The system of the active expansion tool has in the tool holder and in the form of a sleeve, at one end, radially and along the axis, distributed notches 2, between which there is a set of resiliently deflected clamps 3, and above the clamps 3, an external thread 4 cooperating with the outer nut 5 is cut. clamps 7, the expansion ring 6 is fixed. Fragments of the internal cylindrical surfaces of the expansion ring 8 adjoin the surface of the elastically deflected clamps 3. At the end of the internal surface of the clamps 3 there are conical surfaces 9, forming a socket into which the conical shaft 10 is pressed by an axial force with the same taper as the tapered surfaces 9 of the clamps 3. Six clamps 3, on their outer cylindrical surface 7, have the carriers 11, while the fragments of the internal cylindrical surfaces 8 of the expansion ring 6 have six cut grooves 12. Between the conical shaft 10 and a ball 14 is placed in the piezoelectric transducer 15, and in the conical shaft 10 and in the front surface of the piezoelectric transducer 15 there is a recess with a spherical surface 13, the diameter of which is larger than the diameter of the ball 14. The other end of the piezoelectric transducer 15 is seated in the tool holder 1 by a bearing 16. An internal thread 17 is cut in the tool holder 1 for a bearing nut 18 that presses the bearing 16 against the surface of the tool holder 1. The piezoelectric transducer 15 has two drivers 19 connected by wires 20 to the external power supply. The drivers 19 are mounted in the stationary seat of the resistance element 22, in which there are two openings 23 for the wires 20 supplying the piezoelectric transducer 15 embedded in the stationary seat of the resistance element 22, and the other end of the resistance element 22 is placed through the key connection 26 in the fixed sleeve 24 tightened with an inner nut 25. A stop 22 is mounted in a fixed sleeve 24 with an internal thread cut. The tool holder 1 is seated in the tool holder 21 of the machine spindle.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Układ aktywnego narzędzia rozprężnego wykonany, jak w przykładzie pierwszym z różnicą, że ma dwa zaciski 3, na swojej zewnętrznej powierzchni walcowej 7 ze zabierakami oprawki 11, a fragmenty wewnętrznych powierzchni walcowych 8 pierścienia rozprężnego 6 posiadają dwa nacięte rowki 12, ponadto pomiędzy wałkiem stożkowym 10 oraz przetwornikiem piezoelektrycznym 15 jest umieszczona kulka 14, przy czym w wałku stożkowym 10 oraz w powierzchni czołowej przetwornika piezoelektrycznego 15 jest wykonane wgłębienie o powierzchni stożkowej 13. Ponadto pomiędzy drugim końcem przetwornika piezoelektrycznego 15 a elementem oporowym 22 jest umieszczona kulka, a w powierzchni czołowej drugiego końca przetwornika piezoelektrycznego 15 elementu oporowego 22 jest wykonane wgłębienie sferyczne o średnicy większej od średnicy kulki.The system of the active expansion tool is made as in the first example, with the difference that it has two clamps 3, on its outer cylindrical surface 7 with the drivers of the holder 11, and the fragments of the internal cylindrical surfaces 8 of the expansion ring 6 have two grooves 12, moreover, between the conical shaft 10 and the piezoelectric transducer 15 is a ball 14, the conical shaft 10 and the face of the piezoelectric transducer 15 being a recess with a conical surface 13. Moreover, a ball is provided between the second end of the piezoelectric transducer 15 and the resistance 22, and a ball is provided in the face of the other end The piezoelectric transducer 15 of the resistance element 22 is formed by a spherical recess with a diameter greater than that of the ball.

Zastosowanie wgłębienia sferycznego lub wgłębienie o powierzchni stożkowej o średnicy większej od średnicy kulki umieszczanej pomiędzy elementem oporowym 22 a w powierzchnię czołową drugiego końca przetwornika piezoelektrycznego 15 pozwala zmniejszyć ewentualne występowanie sił gnących oddziaływujących na przetwornik piezoelektryczny 15, który jest bardzo wrażliwy na naprężenia mechaniczne.The use of a spherical recess or a conical recess with a diameter greater than the diameter of the ball placed between the resistance element 22 and the face of the other end of the piezoelectric transducer 15 allows to reduce the possible occurrence of bending forces acting on the piezoelectric transducer 15, which is very sensitive to mechanical stress.

Mocowanie pierścienia rozprężnego 6 realizowane jest w ten sposób, ze po wsunięciu na zaciski 3 i obróceniu o pewien kąt, odpowiednie powierzchnie zabieraków oprawki 11 zetkną się z wewnętrznymi powierzchniami rowków 12. Współpraca zabieraków oprawki 11 oraz rowków 12 uniemożliwia ruch względny pierścienia rozprężnego 6 względem oprawki i podczas pracy narzędzia. Dokręcenie nakrętki zewnętrznej 5 do powierzchni czołowej pierścienia rozprężnego 6 ma za zadanie kasowanie luzów i dociśnięcie powierzchni rowków 12 pierścienia rozprężnego 6 do powierzchni zabieraków oprawki 11. Wałek stożkowy 10, oraz powierzchnia czołowa przetwornika piezoelektrycznego 15 posiadają wykonaną powierzchnię sferyczną 13, o średnicy większej od średnicy kulki 14, umożliwiającej, osiowe bazowanie przetwornika piezoelektrycznego 15. Drugi koniec przetwornika piezoelektrycznego 15 osadzony jest w oprawce narzędziowej 1 za pomocą łożyska 16, umożliwiającego obrót oprawki narzędziowej 1 względem przetwornika piezoelektrycznego 15. Oprawka narzędziowa 1 posiada nacięty wewnętrzny gwint 17, dzięki któremu za pomocą nakrętki łożyskowej 18 następuje dociśnięcie łożyska 16 do powierzchni oprawki 1. Prawy koniec przetwornika piezoelektrycznego 15 posiada dwa zabieraki 19, przez które, za pomocą przewodów 20 połączonych z układem zasilania, dostarczane jest napięcie do przetwornika piezoelektrycznego 15. PrzetwornikFastening of the expanding ring 6 is carried out in such a way that after sliding on the clamps 3 and turning by a certain angle, the respective surfaces of the drivers of the holder 11 come into contact with the internal surfaces of the grooves 12. The cooperation of the drivers of the holder 11 and the grooves 12 prevents the relative movement of the expansion ring 6 in relation to the holder and while the tool is running. The tightening of the outer nut 5 to the face of the expansion ring 6 is to correct the play and press the surface of the grooves 12 of the expansion ring 6 to the surface of the drivers of the holder 11. The conical shaft 10 and the front surface of the piezoelectric transducer 15 have a spherical surface 13 with a diameter greater than the diameter ball 14, enabling axial homing of the piezoelectric transducer 15. The other end of the piezoelectric transducer 15 is seated in the tool holder 1 by means of a bearing 16, which allows the tool holder 1 to rotate in relation to the piezoelectric transducer 15. The tool holder 1 has a cut internal thread 17, thanks to which bearing nut 18, the bearing 16 is pressed against the surface of the housing 1. The right end of the piezoelectric transducer 15 has two drivers 19, through which, by means of wires 20 connected to the power supply system, voltage is supplied to the transducer piezoelectric 15. Transducer

PL 212 038 B1 piezoelektryczny 15 podczas pracy narzędzia, nie obraca się razem z oprawką narzędziową 1. Oprawka 1 mocowana jest w uchwycie narzędziowym 21 obrabiarki, natomiast zabieraki 19 przetwornika piezoelektrycznego 15 mocowane są w nieruchomym gnieździe elementu oporowego 22, w którym wykonane są dwa otwory 23 przewidziane w celu poprowadzenia przewodów 20 zasilających przetwornik piezoelektryczny 15 do zewnętrznego układu zasilania. Element oporowy 22 mocowany jest w nieruchomej tulei 24 z naciętym wewnętrznym gwintem. Tuleja 24 przewidziana jest jako integralna część układu wrzeciennika obrabiarki. Po zamocowaniu narzędzia w uchwycie narzędziowym 21, następuje wstępne napięcie pierścienia rozprężnego 6 na wymaganą średnicę nominalną. Umożliwia to układ nakrętki wewnętrznej 25 i nieruchomej tulei 24. Poprzez dokręcenie nakrętki wewnętrznej 25 ma miejsce wypchnięcie elementu oporowego 22, który dzięki wykorzystaniu połączenia wpustowego 26 ma jedynie możliwość przesuwania się wzdłuż osi narzędzia. Jednocześnie ma miejsce wypchnięcie układu: przetwornik piezoelektryczny 15 - wałek stożkowy 10, a w konsekwencji odkształcenie zacisków 3 oraz samego pierścienia rozprężnego 6 na wymaganą średnicę nominalną. Tak przygotowany układ jest gotowy do pracy. W nowym układzie stopniowe zużywanie geometrii ostrza skrawającego podczas pracy jest od tego momentu kompensowane aktywnym oddziaływaniem samego przetwornika piezoelektrycznego 15 na połączony z nim wałek stożkowy 10.When the tool is in operation, the piezoelectric 15 does not rotate with the tool holder 1. The holder 1 is mounted in the tool holder 21 of the machine tool, while the drivers 19 of the piezoelectric transducer 15 are mounted in the fixed seat of the resistance element 22, in which two holes are made 23 provided to route the power lines 20 for the piezoelectric transducer 15 to an external power supply. The stop 22 is mounted in a fixed sleeve 24 with an internal thread cut. The sleeve 24 is intended to be an integral part of the machine headstock arrangement. After the tool is clamped in the tool holder 21, the expanding ring 6 is pretensioned to the required nominal diameter. This is made possible by the arrangement of the inner nut 25 and the fixed sleeve 24. By tightening the inner nut 25 the thrust element 22 is forced out, which, thanks to the use of a key connection 26, is only able to slide along the axis of the tool. At the same time, the system is pushed out: piezoelectric transducer 15 - conical shaft 10, and consequently the clamps 3 and the expansion ring 6 are deformed to the required nominal diameter. The system prepared in this way is ready to work. In the new arrangement, the gradual wear of the cutting blade geometry during operation is henceforth compensated for by the active effect of the piezoelectric transducer 15 itself on the conical shaft 10 connected to it.

Claims (26)

1 - oprawka narzędziowa,1 - tool holder, 1. Układ aktywnego narzędzia rozprężnego do precyzyjnego rozwiercania wyposażony w pierścień rozprężny i przetwornik piezoelektryczny mocowany w osi narzędzia umieszczony w oprawie, znamienny tym, że w oprawce narzędziowej (1) w postaci tulei ma na jednym końcu promieniście i wzdłuż osi rozłożone nacięcia (2), pomiędzy którymi jest zespół sprężyście odchylanych zacisków (3), a powyżej zacisków (3) nacięty jest gwint zewnętrzny (4) współpracujący z nakrętką zewnętrzną (5), natomiast na powierzchni walcowej zacisków (7) umocowany jest pierścień rozprężny (6), przy czym fragmenty wewnętrznych powierzchni walcowych pierścienia rozprężnego (8) przylegają do powierzchni sprężyście odchylanych zacisków (3), ponadto na końcu powierzchni wewnętrznej zacisków (3) znajdują się powierzchnie stożkowe (9), tworzące gniazdo, w które za pomocą osiowo działającej siły wciskany jest wałek stożkowy (10) o takiej samej zbieżności jak powierzchnie stożkowe (9) zacisków (3).1. System of the active expansion tool for precise reaming, equipped with an expansion ring and a piezoelectric transducer mounted in the tool axis placed in the holder, characterized in that in the tool holder (1) in the form of a sleeve, it has at one end radially and along the axis distributed incisions (2) between which there is a set of resiliently deflected clamps (3), and above the clamps (3), an external thread (4) cooperating with the outer nut (5) is cut, while an expansion ring (6) is mounted on the cylindrical surface of the clamps (7). whereby the fragments of internal cylindrical surfaces of the expansion ring (8) adhere to the surface of the elastically deflected clamps (3), moreover, at the end of the internal surface of the clamps (3) there are conical surfaces (9) forming a socket into which the shaft is pressed by axial force tapered (10) with the same tapering as the tapered surfaces (9) of the clamps (3). 2 - nacięcia,2 - cuts, 2. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej dwa zaciski (3), na swojej zewnętrznej powierzchni walcowej (7) posiadają zabieraki oprawki (11), natomiast fragmenty wewnętrznych powierzchni walcowych (8) pierścienia rozprężnego (6) posiadają, co najmniej dwa nacięte rowki (12).2. The system according to claim A method according to claim 1, characterized in that at least two clamps (3), on their outer cylindrical surface (7), have mounting drivers (11), while the fragments of internal cylindrical surfaces (8) of the expansion ring (6) have at least two grooves ( 12). 3 - zaciski,3 - clamps, 3. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy wałkiem stożkowym (10) oraz przetwornikiem piezoelektrycznym (15) jest umieszczona kulka (14), przy czym w wałku stożkowym (10) oraz w powierzchni czołowej przetwornika piezoelektrycznego (15) jest wykonane wgłębienie o powierzchni sferycznej (13), którego średnica jest większa od średnicy kulki (14).3. The system according to claim A ball (14) is placed between the conical shaft (10) and the piezoelectric transducer (15), and a spherical-surface recess (13) is provided in the conical shaft (10) and in the front surface of the piezoelectric transducer (15). ), the diameter of which is greater than that of the ball (14). 4 - gwint zewnętrzny,4 - external thread, 4. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy wałkiem stożkowym (10) oraz przetwornikiem piezoelektrycznym (15) jest umieszczona kulka (14), przy czym w wałku stożkowym (10) oraz w powierzchni czołowej przetwornika piezoelektrycznego (15) jest wykonane wgłębienie o powierzchni stożkowej (13).4. The system according to p. A ball (14) is placed between the conical shaft (10) and the piezoelectric transducer (15), the conical shaft (10) and the face of the piezoelectric transducer (15) with a recess with a conical surface (13). ). 5 - nakrętka zewnętrzna,5 - outer nut, 5. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi koniec przetwornika piezoelektrycznego (15) osadzony jest w oprawce narzędziowej (1) za pomocą łożyska (16).5. The system according to p. The method of claim 1, characterized in that the other end of the piezoelectric transducer (15) is seated in the tool holder (1) by means of a bearing (16). 6 - pierścień rozprężny,6 - expansion ring, 6. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy drugim końcem przetwornika (15) a elementem oporowym (22) jest umieszczona kulka, przy czym w powierzchni czołowej drugiego końca przetwornika piezoelektrycznego (15) i elementu oporowego (22) jest wykonane wgłębienie sferyczne o średnicy większej od średnicy kulki6. The system according to p. A ball according to claim 1, characterized in that a ball is disposed between the second end of the transducer (15) and the resistance element (22), and a spherical recess with a diameter greater than the diameter is formed in the end face of the other end of the piezoelectric transducer (15) and the counter element (22). balls 7 - powierzchnia walcowa zacisków,7 - cylindrical surface of the clamps, 7. Układ, według zastrz. 6, znamienny tym, że w powierzchni czołowej drugiego końca przetwornika piezoelektrycznego (15) i elementu oporowego (22) jest wykonane wgłębienie o powierzchni stożkowej.7. The system according to claim 1 The method of claim 6, characterized in that a recess with a conical surface is provided in the end face of the second end of the piezoelectric transducer (15) and the stop element (22). 8 - powierzchnie walcowe pierścienia rozprężnego,8 - cylindrical surfaces of the expansion ring, 8. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że w oprawce narzędziowej (1) jest nacięty wewnętrzny gwint (17) pod nakrętkę łożyskową (18) dociskającą łożysko (16) do powierzchni oprawki (1).8. The system according to p. The method of claim 1, characterized in that an internal thread (17) is cut in the tool holder (1) for the bearing nut (18) which presses the bearing (16) against the surface of the holder (1). 9 - powierzchnie stożkowe,9 - conical surfaces, 9. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że przetwornik piezoelektryczny (15) ma zabieraki (19) połączone przewodami (20) z zewnętrznym układem zasilania, przy czym zabieraki (19) mocowane są w nieruchomym gnieździe elementu oporowego (22), w którym wykonane są dwa otwory (23)9. The system according to claim 1 A device as claimed in claim 1, characterized in that the piezoelectric transducer (15) has drivers (19) connected by wires (20) to the external power supply, the drivers (19) being fixed in the stationary seat of the resistance element (22), in which two holes ( 23) PL 212 038 B1 na przewody (20) zasilające przetwornik piezoelektryczny (15) osadzony w nieruchomym gnieździe elementu oporowego (22), zaś drugi koniec elementu oporowego (22) jest umieszczony poprzez połączenie wpustowe (26), w nieruchomej tulei (24).For the conductors (20) supplying the piezoelectric transducer (15) embedded in the stationary seat of the stop (22), the other end of the stop (22) is positioned through the key connection (26) in the fixed sleeve (24). 10 - wałek stożkowy,10 - conical shaft, 10. Układ, według zastrz. 9, znamienny tym, że element oporowy (22) mocowany jest w nieruchomej tulei (24) z naciętym wewnętrznym gwintem.10. The system as claimed in claim 1 The method of claim 9, characterized in that the stop (22) is mounted in a fixed sleeve (24) with an internal thread cut. Wykaz oznaczeń na rysunkachList of symbols in the drawings 11 - zabierak oprawki,11 - holder driver, 12 - rowek,12 - groove, 13 - powierzchnia sferyczna,13 - spherical surface, 14 - kulka,14 - ball, 15 - przetwornik piezoelektryczny,15 - piezoelectric transducer, 16 - łożysko,16 - bearing, 17 - wewnętrzny gwint,17 - internal thread, 18 - nakrętka łożyskowa,18 - bearing nut, 19 - zabierak,19 - driver, 20 - przewód,20 - cable, 21 - uchwyt,21 - handle, 22 - element oporowy,22 - stop element, 23 - otwór,23 - hole, 24 - tuleja,24 - sleeve, 25 - nakrętka wewnętrzna,25 - inner nut, 26 - połączenie wpustowe.26 - keyway connection.