PL231015B1 - Absorption bushing with adjustable stiffness to be used during machining and method for damping vibrations during machining - Google Patents

Abstract

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest tuleja absorpcyjna o regulowanej sztywności do zastosowania podczas obróbki mechanicznej, charakteryzująca się tym, że obejmuje elementy, takie jak tuleja zewnętrzna ustalająca (1) do mocowania w elemencie przyrządu; tuleja wewnętrzna (2) związana z detalem obrabianym; tłumik (3) wykonany z masy tłumiącej na bazie elastomerów termoutwardzalnych; nakrętka dociskowa (4) do ustalania pozycji pierścienia ściskającego (5); pierścień ściskający (5) przemieszczany osiowo przy pomocy nakrętki dociskowej (4), wywierający nacisk na masę tłumiącą tłumika (3). Niniejszy wynalazek dotyczy także sposobu tłumienia drgań podczas obróbki mechanicznej.The present invention relates to an absorbent sleeve with adjustable stiffness for use during machining, characterized in that it includes elements such as an outer retaining sleeve (1) for fastening in a device component; an inner sleeve (2) associated with the workpiece; silencer (3) made of damping mass based on thermosetting elastomers; a clamping nut (4) for fixing the position of the compression ring (5); the compression ring (5) moved axially by means of the tightening nut (4), exerting pressure on the damping mass (3). The present invention also relates to a method for damping vibrations during machining.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest tuleja absorpcyjna o regulowanej sztywności do zastosowania podczas obróbki mechanicznej oraz sposób tłumienia drgań podczas obróbki mechanicznej wykorzystujący taką tuleję absorpcyjną.The present invention relates to a machining absorbent sleeve for use in machining and a machining vibration damping method using such an absorbent sleeve.

W trakcie przebiegu procesów mechanicznych obróbki skrawaniem elementów metalowych powstają drgania, które pochodzą od tarcia narzędzia skrawającego. Drgania te przenoszą się w jedną stronę na obrabiany detal, a następnie poprzez system mocowań na korpus obrabiarki, zaś z drugiej strony poprzez narzędzie na wrzeciono maszyny i dalej na korpus maszyny. Gdy zachowany jest odpowiedni układ sztywności narzędzie - detal obrabiany - obrabiarka, to wówczas proces obróbki przebiega stabilnie i nie stanowi większego zagrożenia zarówno dla samego narzędzia, jak i dla obrabiarki. W przypadku, gdy równowaga układu jest zachwiana pojawiają się drgania, które bezpośrednio wpływają na pogorszenie stanu obrabianych powierzchni, nadmierne zużywanie ostrzy narzędzi oraz na pracę i żywotność samej obrabiarki. W efekcie może dojść do uszkodzenia narzędzia, a nawet samej obrabiarki.During the course of the mechanical processes of machining metal elements, vibrations arise from friction of the cutting tool. These vibrations are transferred in one side to the processed detail, and then through the clamping system to the machine body, and on the other side through the tool to the machine spindle and further to the machine body. When the appropriate rigidity system of the tool - workpiece - machine tool is maintained, then the machining process is stable and does not pose a major threat to both the tool itself and the machine tool. When the balance of the system is disturbed, vibrations appear, which directly affect the deterioration of the treated surfaces, excessive wear of the tool blades and the work and life of the machine tool itself. As a result, the tool and even the machine tool may be damaged.

W dziedzinie stosowanych jest wiele rozwiązań mających na celu zmniejszenie drgań podczas obróbki. I tak, firma Mitsubishi stosuje rozwiązanie polegające na wykorzystaniu trzonka narzędzia wykonanego z węglika, na którego końcu umieszczona jest płytka skrawająca. T rzonek z węglika posiada dużo większą sztywność i możliwość absorpcji drgań niż trzonek stalowy, co w połączeniu powoduje zmniejszenie drgań na pewnej długości w stosunku do tradycyjnego narzędzia. Inny sposób ujawniono międzynarodowym zgłoszeniu patentowym nr WO 2000/047408 A1, a także w europejskim opisie patentowym nr EP 1 339 516 B1, w których opisano urządzenia skrawające wykorzystujące elementy piezoelektryczne do tłumienia drgań.There are many solutions in the field to reduce vibrations during machining. For example, Mitsubishi uses a carbide shank with a cutting insert at the end. The carbide shank has much greater rigidity and the ability to absorb vibrations than the steel shank, which in combination reduces vibration over a certain length compared to a traditional tool. Another method is disclosed in the international patent application No. WO 2000/047408 A1, as well as in the European patent application No. EP 1 339 516 B1, which describes cutting devices using piezoelectric elements to damp vibrations.

Firma Sandvik stosuje w korpusach narzędzi tłumik olejowy z dodatkową masą, której zadaniem jest wymuszenie wibracji z opóźnieniem fazowym. Takie rozwiązanie w rezultacie powoduje sumowanie się amplitud drgań w przesunięciu fazowym, czego wynikiem są drgania narzędzia o mniejszych amplitudach.Sandvik uses an oil damper with additional mass in the tool bodies to force vibration with a phase delay. This solution results in the summation of the vibration amplitudes in the phase shift, which results in the tool vibrations with lower amplitudes.

Znane są także rozwiązania, w których stosowane są korpusy narzędzia wypełnione materiałem tłumiącym. I tak, firma Maier jako materiał tłumiący stosuje włókna szklane. Rozwiązanie to polega na utworzeniu otworu walcowego wzdłuż osi narzędzia i wypełnieniu go włóknem szklanym. Opisano także urządzenia wykorzystujące do tłumienia drgań masę elastyczną (US 6,357,731 B1), tłumiące elementy gumowe (EP 1 303 710 B1), nieściśliwy płyn oraz sterowany elektromagnetycznie element regulujący ciśnienie płynu w komorze (US 6,588,737 B2), materiał kompozytowy składający się z gumy butylowej i cząstek węgla (US 7,306,082 B2) czy gumę lub tworzywo sztuczne (EP 1 568 913 B1).There are also known solutions in which tool bodies filled with damping material are used. And so, Maier uses glass fibers as the damping material. This solution consists in creating a cylindrical bore along the axis of the tool and filling it with glass fiber. Also described are devices using an elastic mass for vibration damping (US 6,357,731 B1), damping rubber elements (EP 1 303 710 B1), an incompressible fluid and an electromagnetically controlled element regulating the fluid pressure in the chamber (US 6,588,737 B2), a composite material consisting of butyl rubber and carbon particles (US 7,306,082 B2) or rubber or plastic (EP 1 568 913 B1).

Dodatkowo, w chińskich opisach wzorów użytkowych nr CN 201528153 U, CN 201817930 U i CN 201851574 U ujawniono urządzenia tłumiące drgania/absorbery drgań wykorzystujące rdzeń z ołowiu jako element tłumiący drgania.Additionally, Chinese utility model descriptions CN 201528153 U, CN 201817930 U and CN 201851574 U disclose vibration damping devices / vibration absorbers using a lead core as a vibration damping element.

W patencie niniejszego Zgłaszającego nr PAT. 220295 opisano tłumik drgań do korpusu narzędzia skrawającego mający postać co najmniej jednego wgłębienia utworzonego w korpusie narzędzia skrawającego, które jest wypełnione materiałem tłumiącym, charakteryzujący się tym, że wymienione wgłębienie posiada co najmniej jedno przewężenie, którego geometria jest opisywana parametrami, takimi jak kąt a, który stanowi kąt zawarty pomiędzy osią symetrii otworu a ścianą przewężenia oraz promień R wierzchołka przewężenia, przy czym kąt a jest zawarty w zakresie od 25 do 40°; promień R wynosi od 0,5 do 6 mm; a materiałem tłumiącym jest metal nieżelazny lub stop metali nieżelaznych.In the present applicant's patent no. PAT. 220295 describes a vibration damper for a cutting tool body having the form of at least one cavity formed in the cutting tool body which is filled with damping material, characterized in that said cavity has at least one restriction, the geometry of which is described by parameters such as angle α, which is the angle between the axis of symmetry of the opening and the wall of the constriction and the radius R of the apex of the constriction, the angle α being in the range 25 to 40 °; the radius R is 0.5 to 6 mm; and the damping material is a non-ferrous metal or a non-ferrous metal alloy.

Z reguły konstruktorzy i technolodzy projektując narzędzia lub przyrządy mocowań dążą do uzyskania jak największej sztywności, aby zagwarantować stabilną obróbkę obrabianych detali oraz ich odpowiednią jakość. Jednak czasami zdarzają się sytuacje (zwłaszcza podczas obróbki dużych i wielkogabarytowych korpusów cienkościennych), w których układ detal obrabiany - mocowanie - obrabiarka - narzędzie jest na tyle sztywny, że drgania nie mają możliwości rozejścia się w danym czasie. Pojawia się wtedy zjawisko kumulowania drgań, które w rzeczywistości przenosi się na najmniej sztywny element (często detal lub narzędzie) i oddziałuje odwrotnie do zamierzonego efektu. Efektem tego zjawiska jest często niedotrzymanie odpowiednich zależności geometrycznych lub wymiarowych, niedotrzymanie odpowiednich stanów jakości powierzchni lub przyśpieszone zużycie ostrzy skrawających.As a rule, designers and technologists, when designing tools or fixtures, strive to obtain the highest possible rigidity to ensure stable machining of the processed details and their appropriate quality. However, sometimes there are situations (especially when machining large and large-size thin-walled bodies) where the machined detail - clamping - machine tool - tool system is so stiff that vibrations cannot propagate at a given time. Then, the phenomenon of vibration accumulation appears, which in fact is transferred to the least rigid element (often a detail or tool) and has the opposite effect to the intended effect. The result of this phenomenon is often failure to maintain appropriate geometric or dimensional relationships, failure to maintain appropriate surface quality conditions or accelerated wear of the cutting blades.

Aby zapobiec występowaniu takiego zjawiska można zastosować lub wprowadzić dodatkowo pewne konstrukcje mechaniczne. Konstrukcje takie mogą wpływać zarówno na obniżenie wielkości amplitud drgań, jak i spowodować zmniejszenie częstotliwości występowania danych amplitud. Bardzo często w praktyce stosuje się różne zabiegi, najczęściej wprowadza się dodatkowy materiał o innejIn order to prevent the occurrence of such a phenomenon, certain mechanical constructions can be used or introduced. Such constructions can both reduce the magnitude of the vibration amplitudes and reduce the frequency of the given amplitudes. Very often in practice, various procedures are used, most often additional material with a different one is introduced

PL 231 015 B1 charakterystyce fizyko-mechanicznej np. ołów lub tworzywa sztuczne w celu wprowadzenia dodatkowej masy lub w celu odizolowania materiałów o zbliżonych właściwościach fizyko-mechanicznych. W ostateczności obniża się parametry skrawania, które w rezultacie wpływają bezpośrednio na koszt wytworzonego detalu.The physico-mechanical characteristics, e.g. lead or plastics, in order to introduce additional mass or to isolate materials with similar physico-mechanical properties. As a last resort, cutting parameters are lowered, which consequently directly affect the cost of the manufactured detail.

Celem niniejszego wynalazku było opracowanie rozwiązania konstrukcyjnego, które pozwoliłoby z jednej strony ograniczyć drgania układu, zaś z drugiej strony zapobiegało by powstawaniu zjawiska tzw. przesztywnienia układu typu narzędzie - detal - mocowanie - obrabiarka.The aim of the present invention was to develop a design solution that would allow, on the one hand, to reduce the vibrations of the system, and, on the other hand, to prevent the phenomenon of the so-called stiffening of the system such as tool - detail - clamping - machine tool.

A zatem, przedmiotem niniejszego wynalazku jest tuleja absorpcyjna o specjalnej konstrukcji z możliwością regulacji jej sztywności do zastosowania podczas obróbki mechanicznej, charakteryzująca tym, że obejmuje elementy, takie jak:Thus, the object of the present invention is an absorbent sleeve of a special design with the possibility of adjusting its stiffness for use in machining, characterized in that it comprises elements such as:

- tuleja zewnętrzna ustalająca do mocowania w elemencie przyrządu;- an outer retaining sleeve for mounting in a fixture element;

- tuleja wewnętrzna związana z detalem obrabianym;- inner sleeve associated with the workpiece;

- tłumik wykonany z masy tłumiącej na bazie elastomerów termoutwardzalnych;- a silencer made of a damping mass based on thermosetting elastomers;

- nakrętka dociskowa do ustalania pozycji pierścienia ściskającego;- compression nut for fixing the position of the compression ring;

- pierścień ściskający przemieszczany osiowo przy pomocy nakrętki dociskowej, wywierający nacisk na masę tłumiącą tłumika.- compression ring displaced axially by means of a pressure nut, exerting pressure on the damping mass of the silencer.

Korzystnie, tuleja wewnętrzna jest bezpośrednio związana z detalem obrabianym, np. przy pomocy śruby lub pośrednio, np. przy pomocy blachy, na której zamocowany jest detal lub łapy.Preferably, the inner sleeve is connected directly to the workpiece, e.g. by means of a screw, or indirectly, e.g. by means of a sheet on which the workpiece or claws are fixed.

Korzystnie, tłumik wykonany jest z masy tłumiącej na bazie elastomerów termoutwardzalnych, takich jak poliuretan o twardości 70, 80 lub 90 Sh A, czy poliamid.Preferably, the damper is made of a damping mass based on thermosetting elastomers, such as 70, 80 or 90 Sh A polyurethane, or polyamide.

Korzystnie, tuleja zewnętrzna ustalająca jest mocowana w elemencie przyrządu poprzez wcisk na średnicy pasowanej, poprzez gwint zewnętrzny nacięty na średnicy lub poprzez śruby mocujące ustalone w otworach wykonanych w kołnierzu o danej grubości.Preferably, the outer retaining sleeve is attached to the device element by interference on the diameter of the fit, by an external thread cut in the diameter, or by mounting bolts fixed in holes made in the flange of a given thickness.

Korzystnie, tuleja zewnętrzna jest połączona z tuleją wewnętrzną i pierścieniem ściskającym pośrednio za pomocą tłumika z tworzywa termoutwardzalnego, które wypełnia pustkę pomiędzy tymi dwoma tulejami.Preferably, the outer sleeve is connected to the inner sleeve and the compression ring indirectly by a thermosetting damper that fills the void between the two sleeves.

Korzystnie, tuleja wewnętrzna oprócz połączenia pośredniego z tuleją zewnętrzną za pomocą tłumika dodatkowo posiada styk kulisty bezpośredni z tuleją zewnętrzną w górnej części obu tulei i, który ma na celu zasadniczo ustalenie osiowe górnych części tulei zewnętrznej i tulei wewnętrznej, oraz zapewnienie możliwości elastycznego obrotu tulei wewnętrznej względem tulei zewnętrznej w stosunku do elastyczności zapewnianej przez tworzywo sztuczne tłumika.Preferably, the inner sleeve, apart from the indirect connection with the outer sleeve by means of a damper, additionally has a direct spherical contact with the outer sleeve in the upper part of both sleeves, which is intended to substantially axially locate the upper parts of the outer sleeve and the inner sleeve, and to enable flexible rotation of the inner sleeve. relative to the outer sleeve in relation to the elasticity provided by the damper's plastic material.

Wynalazek dotyczy także sposobu tłumienia drgań podczas obróbki mechanicznej, charakteryzującego się tym, że w przyrządach mocujących detal podczas obróbki mechanicznej mocuje się co najmniej jedną opisaną powyżej tuleję absorpcyjną bezpośrednio lub pośrednio w płycie pośredniej.The invention also relates to a method for damping vibrations during machining, characterized in that in the workpiece clamping devices during machining, at least one absorption sleeve described above is mounted directly or indirectly in an intermediate plate.

Tuleja według wynalazku może być montowana w bazowych przyrządach mocujących detale przeznaczone do procesów obróbki skrawaniem głównie na centrach obróbczych. Jej zadaniem jest zarówno obniżenie występujących podczas obróbki wielkości amplitud drgań jak i opóźnienie ich częstotliwości. Zasada działania jest stosunkowo prosta. Tuleja absorpcyjna składa się z następujących elementów:The bushing according to the invention can be mounted in basic workpiece clamping devices intended for machining processes, mainly in machining centers. Its task is both to reduce the vibration amplitudes occurring during processing and to delay their frequency. The principle of operation is relatively simple. The absorbent sleeve consists of the following components:

1. Tuleja zewnętrza ustalająca - Dokładnie wykonana, będzie posiadać znormalizowane wymiary średnic a, b oraz wysokości h i h1. Jej zewnętrza geometria pozwoli zamontować tuleję absorpcyjną w przyrządzie mocującym np. blacha, stopa mocująca itp.1. External locating sleeve - Accurately manufactured, will have standard dimensions of diameters a, b and heights h and h1. Its external geometry will allow you to mount the absorption sleeve in a mounting device, e.g. sheet metal, mounting foot, etc.

2. Tuleja wewnętrzna - element ten będzie bezpośrednio związany z detalem obrabianym przy pomocy śruby lub pośrednio np. przy pomocy blachy na której będzie zamocowany sam detal lub inny element mocujący np. łapy.2. Inner sleeve - this element will be directly connected with the detail processed with a screw or indirectly, for example, by means of a metal sheet, on which the detail itself or another fixing element, eg paws, will be fixed.

3. Tłumik - dokładnie masa tłumiąca wykonana na bazie elastomerów termoutwardzalnych np. poliuretan o twardości 70, 80 lub 90 Sh A, czy poliamid PA6.3. Silencer - exactly the damping mass made of thermosetting elastomers, eg polyurethane with a hardness of 70, 80 or 90 Sh A, or polyamide PA6.

4. Nakrętka dociskowa - będzie ustalać pozycję pierścienia ściskającego, wywierając na niego odpowiedni nacisk.4. Compression nut - it will fix the position of the compression ring by exerting adequate pressure on it.

5. Pierścień ściskający - Przemieszczany osiowo przy pomocy nakrętki dociskowej będzie wywierać nacisk bezpośrednio na masę tłumiącą.5. Compression ring - Axially displaced by the compression nut, it will exert pressure directly on the damping mass.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na figurach rysunku, gdzie: na fig. 1 zilustrowano tuleję absorpcyjną w rzutach z góry, z boku, perspektywicznym oraz w przekroju poprzecznym; a na fig. 2 zilustrowano przykład zastosowania tulei absorpcyjnych zamocowanych w płycie pośredniej umieszczonej na płycie bazowej z szybkim mocowaniem hydraulicznym.The subject matter of the invention has been illustrated in an exemplary embodiment in the figures, where: Fig. 1 shows the absorbent sleeve in top, side, perspective and cross-sectional views; and Fig. 2 shows an example of the use of absorbent sleeves mounted in an intermediate plate placed on a base plate with a hydraulic quick attachment.

PL 231 015 B1PL 231 015 B1

Tuleja zewnętrzna 1 stanowi element ustalający w konstrukcji mocowania, a sposób jej zamocowania w elemencie przyrządu może odbywać się następująco: poprzez wcisk na średnicy pasowanej a, poprzez gwint zewnętrzny nacięty na średnicy a lub poprzez śruby mocujące ustalone w otworach wykonanych w kołnierzu o grubości h1. Wybór zamocowania tulei będzie zależał głównie od charakteru obciążenia i od wartości przenoszonych sił.The outer sleeve 1 constitutes a retaining element in the fixing structure, and the method of its fixing in the device element can take place as follows: by pressing on a fitted diameter a, through an external thread cut in the diameter a or through fixing bolts fixed in the holes made in the flange with a thickness h1. The choice of the sleeve mounting will depend mainly on the nature of the load and the value of the transferred forces.

Tuleja zewnętrzna jest połączona pośrednio z tuleją wewnętrzną i pierścieniem ściskającym za pomocą zalanego tworzywa termoutwardzalnego o dużej twardości. Tworzywo dokładnie wypełnia pustkę pomiędzy dwoma tulejami i po stwardnieniu osiąga kształt tłumika oznaczonego numerem 3. Tuleja wewnętrzna 2 oprócz połączenia pośredniego za pomocą tłumika 3 dodatkowo posiada bezpośredni styk (kulisty) z tuleją zewnętrzną 1 w górnej części obu tulei. Styk kulisty ma za zadanie głównie ustalenie osiowe górnych części tulei zewnętrznej 1 i tulei wewnętrznej 2. Drugim zadaniem styku kulistego jest zapewnienie możliwości elastycznego obrotu tulei wewnętrznej 2 względem tulei zewnętrznej 1 w stosunku do elastyczności zapewnianej przez tworzywo sztuczne tłumika 3.The outer sleeve is indirectly connected to the inner sleeve and the compression ring by a molded thermosetting material of high hardness. The material precisely fills the void between the two sleeves and after hardening it reaches the shape of a damper marked with number 3. The inner sleeve 2, apart from an indirect connection with a damper 3, additionally has a direct (spherical) contact with the outer sleeve 1 in the upper part of both sleeves. The main purpose of the spherical contact is to axially locate the upper parts of the outer sleeve 1 and the inner sleeve 2. The second task of the spherical contact is to enable the inner sleeve 2 to rotate elastically with respect to the outer sleeve 1 in relation to the elasticity provided by the plastic of the damper 3.

Nakrętka dociskowa 4 dociska pierścień ściskający 5, który będzie wywoływał nacisk na tłumik 3. Ściskany osiowo tłumik 3 nie mając możliwości przesunięcia (ograniczony zamkniętą komorą) będzie zmieniał swą objętość, oddziałując odpowiednio na powierzchnie wewnętrzne tulei zewnętrznej 1 i powierzchnie zewnętrzne tulei wewnętrznej 2 (w granicach sprężystości materiału tłumiącego). Takie działanie powoduje, że ściskane tworzywo będzie oddziaływało z odpowiednią siłą na powierzchnie tulei wewnętrznej 2, powodując zmianę oporu przemieszczania się tej tulei 2 względem powierzchni sferycznej.The compression nut 4 presses the compression ring 5, which will exert pressure on the damper 3. The axially compressed damper 3 will not be able to move (limited by the closed chamber), it will change its volume, acting on the inner surfaces of the outer sleeve 1 and the outer surfaces of the inner sleeve 2 (in elastic limits of the damping material). Such action causes that the compressed material will exert an appropriate force on the surfaces of the inner sleeve 2, causing a change in the resistance to movement of this sleeve 2 in relation to the spherical surface.

Zmienny opór w zależności od stopnia dokręcenia nakrętki dociskowej 4 oraz własności tworzywa termoutwardzalnego (głównie jego duża elastyczność i twardość) pozwalają uzyskać rozwiązanie konstrukcyjne, dzięki któremu systemy mocowań obrabianych detali zachowują się w trakcie obróbki dużo bardziej stabilne. Na wskutek rozdzielenia materiałów o podobnych właściwościach fizyko-mechanicznych materiałem z tworzywa poprzez konstrukcję tulei rozdzielamy układ typu narzędzie - wrzeciono korpus obrabiarki od detalu wprowadzając tym samym możliwość przemieszczeń detalu obrabianego i zmiany jego charakterystyk częstotliwościowych.Variable resistance depending on the degree of tightening of the pressure nut 4 and the properties of the thermosetting material (mainly its high flexibility and hardness) allow to obtain a design solution thanks to which the clamping systems of the processed details remain much more stable during processing. Due to the separation of materials with similar physical and mechanical properties with plastic material through the sleeve structure, we separate the tool-spindle system, the machine body from the workpiece, thus introducing the possibility of displacement of the workpiece and changing its frequency characteristics.

P r z y k ł a d w y k o n a n i aP r z o l a d e c o n i a

Tuleję absorpcyjną (minimum 3 sztuki) mocujemy w płycie wykonanej z grubej blachy fig. 2. W płycie znajdują się otwory, w których zagłębiamy tuleje absorpcyjne, dzięki czemu płyta z blachy oraz tuleja zewnętrzna 1 są ze sobą połączone nieruchomo. Na powierzchni czołowej tulei wewnętrznej 2 mocujemy blachę pośrednią, łapy mocujące lub detal, wykorzystując tę powierzchnię jako powierzchnię oporową oraz otwór gwintowany. Gdy detal lub łapa mocująca lub blacha pośrednia wpada w drgania to wówczas powierzchnia czołowa tulei zaczyna się przemieszczać zgodnie z kierunkiem wektora siły wymuszonej. Powierzchnie sferyczne występują zarówno na tulei zewnętrznej 1 (wewnątrz niej), jak i na tulei wewnętrznej 2 (na zewnątrz). Powierzchnie te stykają się ze sobą powodując ich poślizg, tak jak kula w panewce. W wyniku tych przesunięć w części środkowej i tylnej tulei wewnętrznej 2 pojawia się powstają siły, które na tworzywo tworzące tłumik 3. W dolnej części tulei absorpcyjnej znajduje się nakrętka dociskająca 4, która naciska na tworzywo. Tworzywo ograniczone od góry stykiem kulistym, powierzchniami bocznymi oraz naciskiem od nakrętki 4 jest ściskane.The absorption sleeve (minimum 3 pieces) is mounted in a plate made of thick sheet metal, fig. 2. There are holes in the plate, in which the absorption sleeves are embedded, so that the sheet plate and the outer sleeve 1 are fixedly connected to each other. On the front surface of the inner sleeve 2 we fasten an intermediate plate, clamping lugs or a detail, using this surface as a supporting surface and a threaded hole. When the detail or the clamping lug or the intermediate plate vibrates then the end face of the sleeve begins to move in the direction of the forced force vector. Spherical surfaces are present both on the outer sleeve 1 (inside it) and on the inner sleeve 2 (outside). These surfaces touch each other causing them to slide, like a ball in a socket. As a result of these shifts, forces appear on the material forming the damper 3 in the middle and rear parts of the inner sleeve 2. In the lower part of the absorption sleeve there is a pressure nut 4 which presses against the material. The material bounded at the top by a spherical contact, side surfaces and the pressure from the nut 4 is compressed.

Ponieważ w środkowej części tworzywo ma największy przekrój, to w tym miejscu będzie kumulowało się jego największe zagęszczenie (siła stała - większa powierzchnia - mniejsze naciski, tu tworzywo będzie próbowało się zgęścić) powodując reakcję, a tym samym usztywnienie tulei wewnętrznej. To spowoduje, że wymuszony wektor siły będzie musiał mieć większą wartość, aby przesunąć powierzchnię czołową po powierzchni kulistej. Regulując nakrętką dociskową (odkręcając lub dokręcając) można wyznaczyć pewne warunki, przy których drgania detalu ulegną zmniejszeniu - co jest pożądanym efektem.Since the material has the largest cross-section in its central part, this is where its greatest density will accumulate (constant force - larger surface - lower pressures, here the material will try to compact) causing reaction and thus stiffening of the inner sleeve. This will cause the forced force vector to be larger in order to move the face across the spherical surface. By adjusting the clamping nut (by unscrewing or tightening it) it is possible to set certain conditions under which the vibration of the detail will be reduced - which is the desired effect.

Tuleja absorpcyjna działa w pewnych zakresach amplitud drgań, o ile nie są na tyle duże, aby pokonać sprężystości materiałowe lub w zakresie wysokich częstotliwości drgań, w których układ jest w stanie nadążyć za zmianami dynamicznymi zachodzącymi wewnątrz materiałów.The absorbent sleeve operates in certain ranges of vibration amplitudes, as long as they are not large enough to overcome material elasticities, or in the range of high vibration frequencies, where the system is able to follow the dynamic changes taking place inside the materials.

Przykład zastosowania tulei absorpcyjnych na rzeczywistych przyrządach mocujących detal podczas obróbki mechanicznej na centrum obróbczym CNC:An example of the use of absorption sleeves on the actual workpiece clamping devices during machining on a CNC machining center:

Na płycie bazowej z szybkim mocowaniem hydraulicznym umieszczonym na stole obrabiarki mocujemy płytę pośrednią z umieszczonymi tulejami absorpcyjnymi z regulowanym naciskiem. Na tulejach absorpcyjnych mocujemy detal obrabiany lub inne pośrednie mocowanie np. wszelkiego rodzaju stopy czy łapy ustalające sztywne mocowanie.On the base plate with hydraulic quick clamping placed on the machine tool table, we clamp the intermediate plate with the absorbing sleeves with adjustable pressure. We attach the workpiece or other indirect fixing to the absorption sleeves, e.g. all kinds of feet or claws fixing a rigid fixing.

Claims (7)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Tuleja absorpcyjna o regulowanej sztywności do zastosowania podczas obróbki mechanicznej, znamienna tym, że obejmuje elementy, takie jak:1.An absorbent sleeve with adjustable stiffness for use in machining, characterized in that it comprises elements such as: - tuleja zewnętrzna ustalająca (1) do mocowania w elemencie przyrządu;- an outer retaining sleeve (1) for mounting in a device element; - tuleja wewnętrzna (2) związana z detalem obrabianym;- an inner sleeve (2) associated with the workpiece; - tłumik (3) wykonany z masy tłumiącej na bazie elastomerów termoutwardzalnych;- a damper (3) made of a damping mass based on thermosetting elastomers; - nakrętka dociskowa (4) do ustalania pozycji pierścienia ściskającego (5);- clamping nut (4) for positioning the clamping ring (5); - pierścień ściskający (5) przemieszczany osiowo przy pomocy nakrętki dociskowej (4), wywierający nacisk na masę tłumiącą tłumika (3).- clamping ring (5) displaced axially by means of the clamping nut (4), exerting pressure on the damping mass of the damper (3). 2. Tuleja absorpcyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że tuleja wewnętrzna (2) jest bezpośrednio związana z detalem obrabianym, np. przy pomocy śruby lub pośrednio, np. przy pomocy blachy, na której zamocowany jest detal lub łapy.2. Absorbent sleeve according to claim Device according to claim 1, characterized in that the inner sleeve (2) is directly connected to the workpiece, e.g. by means of a screw or indirectly, e.g. by means of a sheet on which the workpiece or claws are fixed. 3. Tuleja absorpcyjna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że tłumik (3) wykonany jest z masy tłumiącej na bazie elastomerów termoutwardzalnych, takich jak poliuretan o twardości 70, 80 lub 90 Sh A, czy poliamid PA6.3. Absorbent sleeve according to claim A method according to claim 1 or 2, characterized in that the damper (3) is made of a damping mass based on thermosetting elastomers, such as polyurethane with a hardness of 70, 80 or 90 Sh A, or polyamide PA6. 4. Tuleja absorpcyjna według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że tuleja zewnętrzna ustalająca (1) jest mocowana w elemencie przyrządu poprzez wcisk na średnicy pasowanej a, poprzez gwint zewnętrzny nacięty na średnicy a lub poprzez śruby mocujące ustalone w otworach wykonanych w kołnierzu o grubości h1.4. Absorbent sleeve according to claim The device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the outer retaining sleeve (1) is fastened in the device element by interference on the fit diameter a, through the external thread cut in the diameter a, or by fastening screws fixed in the holes made in the flange thickness h1. 5. Tuleja absorpcyjna według któregokolwiek z zastrz. 1-4, znamienna tym, że tuleja zewnętrzna (1) jest połączona z tuleją wewnętrzną (2) i pierścieniem ściskającym (5) pośrednio za pomocą tłumika (3) z tworzywa termoutwardzalnego, które wypełnia pustkę pomiędzy dwoma tulejami (1) i (2).5. An absorbent sleeve according to any one of the preceding claims. 1-4, characterized in that the outer sleeve (1) is connected to the inner sleeve (2) and the compression ring (5) indirectly by means of a thermosetting damper (3) which fills the void between the two sleeves (1) and (2) ). 6. Tuleja absorpcyjna według zastrz. 5, znamienna tym, że tuleja wewnętrzna (2) oprócz połączenia pośredniego z tuleją zewnętrzną (1) za pomocą tłumika (3) dodatkowo posiada styk kulisty bezpośredni z tuleją zewnętrzną (1) w górnej części obu tulei (1) i (2), który ma na celu zasadniczo ustalenie osiowe górnych części tulei zewnętrznej (1) i tulei wewnętrznej (2), oraz zapewnienie możliwości elastycznego obrotu tulei wewnętrznej (2) względem tulei zewnętrznej (1) w stosunku do elastyczności zapewnianej przez tworzywo sztuczne tłumika (3).6. Absorbent sleeve according to claim 5, characterized in that the inner sleeve (2), apart from an indirect connection with the outer sleeve (1) by means of a silencer (3), additionally has a direct spherical contact with the outer sleeve (1) in the upper part of both sleeves (1) and (2), which is intended to substantially axially locate the upper portions of the outer sleeve (1) and the inner sleeve (2), and to allow the inner sleeve (2) to rotate elastically relative to the outer sleeve (1) in relation to the elasticity provided by the plastic of the damper (3). 7. Sposób tłumienia drgań podczas obróbki mechanicznej, znamienny tym, że w przyrządach mocujących detal podczas obróbki mechanicznej mocuje się co najmniej jedną tuleję absorpcyjną według zastrz. 1, bezpośrednio lub pośrednio w płycie pośredniej.Method for damping vibrations during machining, characterized in that at least one absorbing sleeve according to claim 1 is clamped in the workpiece clamping devices during machining. 1, directly or indirectly in an intermediate plate.