CH650177A5 - Machine tool for machining pieces, with removal of chips, to a ruled quadric surface of rotation, in particular for the precision-finishing of cylindrical surfaces - Google Patents
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Abstract
Description
La presente invenzione si riferisce ad una macchina utensile per la lavorazione ad asportazione di truciolo di pezzi secondo una superficie quadrica rigata di rotazione, del tipo comprendente essenzialmente un gruppo portapezzo atto a fare ruotare il pezzo attorno all'asse della superficie quadrica da ottenere, ed un utensile composito rotativo avente una serie di utensili elementari situati in posizioni angolarmente distanziate attorno all'asse di rotazione dell'utensile composito che presentano rispettivi taglienti laterali, nonché rispettivi taglienti frontali, ed in cui l'asse di rotazione dell'utensile composito è normale a un piano tangente alla superficie quadrica e l'utensile composito è traslabile rispetto al pezzo parallelamente a tale piano. The present invention relates to a machine tool for the machining by chip removal of pieces according to a quadric striped surface of the rotation, of the type essentially comprising a workpiece holding unit adapted to rotate the piece around the axis of the quadric surface to be obtained, and a rotary composite tool having a series of elementary tools located in angularly spaced positions around the axis of rotation of the composite tool which have respective side cutting edges, as well as respective front cutting edges, and wherein the axis of rotation of the composite tool is normal to a plane tangent to the quadric surface and the composite tool is translatable with respect to the piece parallel to this plane.
È già nota una macchina corrispondente a questa definizione, la quale è stata concepita per la lavorazione di superfici cilindriche ed in partioclare per la finitura di cilindri per la stampa offset. Questa macchina è fabbricata dalla Società Max Dätwyler & Co. a Bleienbach, Svizzera, ed è posta in commercio sotto il marchio «Polishmaster». A machine corresponding to this definition is already known, which has been conceived for the processing of cylindrical surfaces and in particular for the finishing of cylinders for offset printing. This machine is manufactured by Max Dätwyler & Co. in Bleienbach, Switzerland, and is marketed under the "Polishmaster" brand.
In questa macchina l'utensile composito comprende un disco portautensile. In una superficie frontale del disco, rivolta verso il pezzo, sono ricavate due serie di sedi, adiacenti alla periferia del disco. Nelle sedi di una serie sono montati rispettivamente utensili elementari sgrassatori, mentre nelle sedi dell'altra serie sono montati rispettivi utensili elementari finitori. Questi utensili elementari sono del tipo a diamanti monocristallini od a polveri di carbonio sintetizzate. In this machine the composite tool comprises a tool holder disc. In a front surface of the disc, facing the workpiece, there are two series of seats, adjacent to the periphery of the disc. Elementary degreasing tools are respectively mounted in the seats of one series, while respective finishing elementary tools are mounted in the seats of the other series. These elementary tools are of the type with monocrystalline diamonds or with synthesized carbon powders.
Gli utensili elementari sono montati nelle loro sedi in modo da poter compiere uno spostamento parallelo all'asse di rotazione dell'utensile composito, tra una posizione relativa avanzata di lavoro ed una posizione relativa arretrata di inattività. Per effettuare la sgrossatura della superficie del pezzo, si mettono gli utensili sgrassatori nella posizione avanzata e gli utensili finitori nella posizione arretrata, e viceversa per effettuare la finitura. The elementary tools are mounted in their seats so as to be able to move parallel to the axis of rotation of the composite tool, between a relative advanced working position and a relative backward position of inactivity. To rough the surface of the piece, the degreasing tools are placed in the forward position and the finishing tools in the backward position, and vice versa to carry out the finishing.
Riferendosi alle figg. 1 e 2 dei disegni annessi si descriverà ora il modo di funzionare della macchina nota. Referring to figs. 1 and 2 of the annexed drawings will now describe the mode of operation of the known machine.
Nelle figg. 1 e 2 il pezzo cilindrico è indicato con W. Il suo asse di rotazione è indicato con X; l'utensile composito è indicato con UC ed il suo asse di rotazione è indicato con Y. In Figs. 1 and 2 the cylindrical piece is indicated with W. Its rotation axis is indicated with X; the composite tool is indicated with UC and its rotation axis is indicated with Y.
Gli utensili elementari (ad esempio gli utensili sgrassatori) sono indicati con UE. Elementary tools (for example degreasing tools) are indicated with UE.
Per effettuare una passata di sgrossatura, si mettono il pezzo W in rotazione lenta attorno all'asse X e l'utensile composito UC in rotazione veloce attorno all'asse Y. I sensi di rotazione del pezzo W e dell'utensile UC sono indicati dalle rispettive frecce Fx ed F2. To carry out a roughing pass, the piece W is put in slow rotation around the X axis and the composite tool UC in rapid rotation around the Y axis. The directions of rotation of the piece W and the UC tool are indicated by respective arrows Fx and F2.
Inizialmente l'utensile composito UC è arretrato rispetto al pezzo W e si trova all'inizio del pezzo stesso. Per incominciare un'operazione di sgrossatura si avvicina l'utensile UC al pezzo w secondo la freccia Fs, fino a determinare tra gli utensili elementari UE ed il pezzo W un'interferenza h pari al sovrametallo da asportare in una passata. Indi si fa traslare l'utensile UC parallelamente all'asse X secondo la freccia F4. La disposizione è tale che ciascun utensile elementare UE, con i suddetti movimenti, compie una traietto5 Initially the composite tool UC is set back from the workpiece W and is located at the beginning of the workpiece itself. To begin a roughing operation, the tool UC approaches the workpiece w according to the arrow Fs, until an interference h equal to the allowance to be removed in one pass is determined between the elementary tools UE and the workpiece W. Then the tool UC is translated parallel to the X axis according to arrow F4. The arrangement is such that each elementary tool UE, with the aforementioned movements, performs a trajectory5
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ria cicloidale. Questa traiettoria è sostanzialmente tangente alla circonferenza del pezzo W. cycloidal ria. This trajectory is substantially tangent to the circumference of the piece W.
Con A è indicato il punto di primo contatto di un utensile elementare UE con il pezzo W. A indicates the point of first contact of an elementary tool UE with the workpiece W.
Ogni utensile elementare UE asporta, nella sua traiettoria cicloidale, un truciolo ad arco di cicloide, indicato dalla zona tratteggiata T nella fig. 2. Each UE elementary tool removes, in its cycloidal trajectory, a cycloid arc chip, indicated by the dotted area T in fig. 2.
Indicando con ß l'angolo in gradi percorso dal pezzo in rotazione tra un utensile elementare UE ed il successivo, con n il numero di giri/min del pezzo, con N il numero di giri/min dell'utensile composito e con Z il numero degli utensili, si ha: Indicating with ß the angle in degrees traveled by the rotating piece between an elementary tool UE and the next, with n the number of revolutions / min of the workpiece, with N the number of revolutions / min of the composite tool and with Z the number of the tools, we have:
n 360° 360 °
ß = — . ß = -.
N Z N Z
Per ottenere una superficie lavorata effettivamente cilindrica, l'angolo ß deve essere trascurabile. È questo il motivo per cui N deve essere di gran lunga più elevato di n. To obtain an effectively cylindrical machined surface, the angle ß must be negligible. This is why N must be far higher than n.
Un utensile composito come quello della macchina nota permette di effettuare, nel percorso dell'utensile UC lungo il pezzo W, una sola passata di sgrossatura o di finitura. A composite tool such as that of the known machine allows to carry out, in the path of the tool UC along the piece W, a single roughing or finishing pass.
Ad esempio, per eseguire una seconda passata di sgrossatura, occorre avvicinare maggiormente l'utensile UC al pezzo W secondo la freccia F3, oppure fare avanzare gli utensili elementari UE. For example, to carry out a second roughing pass, it is necessary to bring the UC tool closer to the piece W according to the arrow F3, or to advance the UE elementary tools.
Per passare dalla sgrossatura alla finitura, occorre fare arretrare gli utensili elementari sgrossatori e fare avanzare gli utensili elementari finitori, e poi eseguire passate di finitura successive. To move from roughing to finishing, it is necessary to move the rough primary tools back and move the finishing elementary tools forward, and then carry out subsequent finishing passes.
Dovendo eseguire una lavorazione di precisione, come quella richiesta per la finitura di un cilindro di rame per la stampa offset, la macchina nota deve soddisfare a requisiti di elevatissima precisione per quanto riguarda il posizionamento degli utensili elementari e soprattutto di quelli finitori. Data la possibilità di spostamento di questi utensili, si comprenderà come il loro posizionamento preciso comporti una costruzione estremamente costosa. Having to carry out a precision machining, such as that required for the finishing of a copper cylinder for offset printing, the known machine must meet very high precision requirements as regards the positioning of the elementary tools and above all of the finishing ones. Given the possibility of moving these tools, it will be understood that their precise positioning entails an extremely expensive construction.
Oltre a ciò, la macchina nota ha l'inconveniente di avere tempi di lavorazione relativamente lunghi, per il fatto che la lavorazione comporta per lo meno due passate distinte, la prima di sgrossatura e la seconda di finitura. In addition, the known machine has the drawback of having relatively long processing times, due to the fact that the processing involves at least two distinct passes, the first roughing and the second finishing.
Una macchina secondo la tecnica nota si presterebbe pure alla lavorazione di superfici di rotazione diverse dalle superfici cilindriche. Ad esempio, se il moto di traslazione dell'utensile composito lungo il pezzo fosse convergente rispetto all'asse di rotazione del pezzo, si potrebbe ottenere una superficie conica. Se questa direzione fosse sghemba rispetto all'asse di rotazione del pezzo, si potrebbe ottenere una superficie di rotazione come quella di un iperboloide ad una falda, come ad esempio la superficie di uno specchio iperbolico. A machine according to the prior art would also lend itself to the processing of rotation surfaces other than cylindrical surfaces. For example, if the translation motion of the composite tool along the piece were convergent with respect to the rotation axis of the piece, a conical surface could be obtained. If this direction were skewed with respect to the rotation axis of the piece, a rotation surface such as that of a hyperboloid with a flap could be obtained, such as for example the surface of a hyperbolic mirror.
Il problema che sta alla base della presente invenzione è quello di realizzare una macchina del tipo menzionato all'inizio, tra l'altro destinata alla finitura dei cilindri di rame per la stampa offset, ma anche per la generazione di qualsiasi superficie quadrica rigata di rotazione, nella quale i requisiti di precisione di posizionamento degli utensili elementari possano essere soddisfatti più economicamente e che permetta inoltre di realizzare in un'unica passata lungo il pezzo tutta la sua lavorazione, dalla prima sgrossatura fino all'ultima finitura speculare. The problem underlying the present invention is that of realizing a machine of the type mentioned at the beginning, among other things intended for the finishing of copper cylinders for offset printing, but also for the generation of any quadric striped surface of rotation , in which the positioning precision requirements of the elementary tools can be satisfied more economically and which also allows to realize in a single pass along the piece all its processing, from the first roughing to the last mirror finish.
Secondo la presente invenzione questo problema viene risolto per mezzo di una macchina utensile del tipo menzionato all'inizio, caratterizzata dal fatto che i taglienti frontali consecutivi sono disposti sull'utensile composito a distanze decrescenti dal suo asse di rotazione ed a distanze decrescenti dal suddetto piano tangente, il tagliente frontale più lontano dall'asse di rotazione essendo parimenti il più lontano dal pezzo. According to the present invention, this problem is solved by means of a machine tool of the type mentioned at the beginning, characterized in that the consecutive front cutting edges are arranged on the composite tool at decreasing distances from its rotation axis and at decreasing distances from the aforementioned plane tangent, the front cutting edge furthest from the rotation axis being also the furthest from the workpiece.
Grazie a questa idea di soluzione, in un giro dell'utensile composito ciascun utensile elementare compie sul pezzo una passata asportando un suo proprio truciolo. L'utensile più lontano dal suo asse di rotazione, che è pure quello meno sporgente, compie una prima passata di sgrossatura. L'utensile successivo, situato su un raggio minore del precedente e che sporge maggiormente rispetto a questo, compie una seconda passata di sgrossatura e così di seguito, fino all'ultimo utensile elementare il quale è situato più vicino all'asse di rotazione e sporge maggiormente. Quest'ultimo utensile elementare esegue l'ultima passata di finitura. Thanks to this idea of solution, in one revolution of the composite tool each elementary tool makes a pass on the piece by removing its own chip. The tool farthest from its rotation axis, which is also the least protruding one, makes a first roughing pass. The next tool, located on a smaller radius than the previous one and which protrudes more than this, makes a second roughing pass and so on, up to the last elementary tool which is located closer to the rotation axis and protrudes more. The latter elementary tool performs the last finishing pass.
Poiché gli utensili elementari sono fissi rispetto al corpo dell'utensile composito, i problemi di precisione del posizionamento esistono essenzialmente soltanto all'atto del montaggio dei singoli utensili elementari sull'utensile composito, poiché in seguito gli utensili elementari non debbono muoversi avanti e indietro. Anzi, un posizionamento preciso esiste soltanto per gli utensili elementari finitori, che in generale sono gli ultimi due di una serie di utensili. Gli utensili elementari sgrossatori che precedono gli utensili elementari finitori possono essere posizionati con tolleranze più ampie, poiché i loro errori verranno infine corretti dall'ultimo utensile finitore. Since the elementary tools are fixed with respect to the body of the composite tool, the positioning accuracy problems essentially exist only when the individual elementary tools are mounted on the composite tool, since the elementary tools do not have to move back and forth afterwards. Indeed, precise positioning exists only for finishing elementary tools, which in general are the last two of a series of tools. The roughing elementary tools that precede the finishing elementary tools can be positioned with wider tolerances, since their errors will eventually be corrected by the last finishing tool.
Oltre al vantaggio delle minori difficoltà di posizionamento preciso, la macchina secondo l'invenzione presenta il vantaggio di permettere una lavorazione di una superficie cilindrica od altra superficie quadrica di rotazione in una sola passata nel corso della quale viene asportato per gradi dai successivi utensili tutto il sovrametallo, fino alla quota di finitura. In addition to the advantage of the lower difficulties of precise positioning, the machine according to the invention has the advantage of allowing a machining of a cylindrical surface or other quadric surface of rotation in a single pass during which the entire tools are gradually removed from the subsequent tools. allowance, up to the finishing quota.
L'invenzione risulterà più chiara dalla lettura della descrizione particolareggiata che segue, fatta con riferimento ai disegni: The invention will be made clearer by reading the following detailed description, made with reference to the drawings:
Nei disegni: In the drawings:
le figg. 1 e 2, già descritte, illustrano schematicamente, in due viste perpendicolari, gli elementi essenziali di una macchina secondo la tecnica anteriore. Queste due figure servono pure a chiarire certe caratteristiche dell'invenzione. figs. 1 and 2, already described, schematically illustrate, in two perpendicular views, the essential elements of a machine according to the prior art. These two figures also serve to clarify certain characteristics of the invention.
La fig. 3 è una vista in prospettiva parziale di una macchina utensile secondo l'invenzione, Fig. 3 is a partial perspective view of a machine tool according to the invention,
la fig. 4 è una vista frontale dell'utensile composito della macchina, con i suoi utensili elementari, fig. 4 is a front view of the composite tool of the machine, with its elementary tools,
la fig. 5 è una vista laterale dello stesso utensile composito, fig. 5 is a side view of the same composite tool,
la fig. 6 è una vista in prospettiva frammentaria di uno degli utensili elementari, fig. 6 is a fragmentary perspective view of one of the elementary tools,
la fig. 6a è una vista prospettica parziale di una variante dell'utensile elementare, fig. 6a is a partial perspective view of a variant of the elementary tool,
la fig. 7 è una vista schematica sviluppata dell'utensile composito con i suoi utensili elementari, fig. 7 is a developed schematic view of the composite tool with its elementary tools,
la fig. 8 è una rappresentazione schematica di un frammento di sezione trasversale di un pezzo in corso di lavorazione, in cui le scale delle asportazioni di truciolo eseguite dai singoli utensili e le scale degli angoli di rotazione del pezzo sono state fortemente esagerate, fig. 8 is a schematic representation of a fragment of the cross section of a piece in progress, in which the scales of the chip removal performed by the individual tools and the scales of the rotation angles of the piece have been greatly exaggerated,
la fig. 9 è una vista in prospettiva frammentaria del pezzo in corso di lavorazione, in cui gli spessori asportati sono stati fortemente esagerati, e la fig. 10 è uno schema equivalente ad una sezione longitudinale del pezzo, in cui sono ancora stati rappresentati in scala fortemente esagerata gli spessori successivamente asportati dai successivi utensili elementari. fig. 9 is a fragmentary perspective view of the piece being worked, in which the removed thicknesses have been greatly exaggerated, and fig. 10 is a diagram equivalent to a longitudinal section of the piece, in which the thicknesses subsequently removed by the subsequent elementary tools have still been represented on a highly exaggerated scale.
Riferendosi alla fig. 3, una macchina utensile comprende un bancale 10. Ad un'estremità del bancale 10 si trova una testa motrice 12. La testa 12 comprende un mandrino rotativo 14 con una sede conica nella quale è innestabile Referring to fig. 3, a machine tool comprises a pallet 10. At one end of the pallet 10 there is a driving head 12. The head 12 comprises a rotary mandrel 14 with a conical seat in which it can be inserted
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un'estremità di un albero portapezzo S, (disegnato a tratteggio). one end of a workpiece shaft S, (drawn in dashed lines).
Sul bancale 10 è montato un sostegno 16 con una culla superiore 18 a V che è atta a sopportare l'altra estremità dell'albero S. A support 16 is mounted on the pallet 10 with an upper cradle 18 which is adapted to support the other end of the shaft S.
Sull'albero S è calettato un pezzo W da lavorare (disegnato a tratteggio), quale un cilindro di rame per la stampa offset, da sottoporre ad una lavorazione di superfinitura. A piece W to be machined (drawn in dashed lines) is keyed on the shaft S, such as a copper cylinder for offset printing, to be subjected to a superfinishing process.
L'asse di rotazione dell'albero S e del cilindro W è indicato con X ed il loro senso di rotazione è indicato dalla freccia Fj. Nella macchina rappresentata, l'asse X è orizzontale. Tuttavia, nel caso della superfinitura di cilindri snelli l'asse di rotazione del pezzo potrebbe essere verticale per ovviare alla flessione dovuta alla gravità. The rotation axis of the shaft S and of the cylinder W is indicated by X and their direction of rotation is indicated by the arrow Fj. In the machine shown, the X axis is horizontal. However, in the case of the superfinishing of slender cylinders the rotation axis of the piece could be vertical to obviate the bending due to gravity.
Su un lato del bancale 10 si trova una testa operatrice 20 che porta un utensile composito 22 girevole attorno ad un asse Y nel senso indicato dalla freccia F2. L'asse Y è orizzontale ed è normale ad un piano verticale contenente l'asse X. On one side of the bench 10 there is an operating head 20 which carries a composite tool 22 rotatable around an axis Y in the direction indicated by the arrow F2. The Y axis is horizontal and is normal to a vertical plane containing the X axis.
La testa operatrice 20 è portata da una slitta 24 portata a sua volta da un carrello 26. La slitta 24 è mobile, sul carrello 26, traversalmente verso l'asse X del pezzo W ed in senso opposto, ossia parallelamente all'asse Y, come indicato dalla freccia F3. Il carrello 26 è traslabile parallelamente all'asse X di rotazione del pezzo W ad opera di un meccanismo di avanzamento, ad esempio del tipo a vite e madrevite (non rappresentato), in cui la vite è comandata ad esempio, secondo un rapporto predeterminato, a partire dalla testa motrice 12. The operating head 20 is carried by a slide 24 carried in turn by a trolley 26. The slide 24 is movable, on the trolley 26, transversely towards the X axis of the piece W and in the opposite direction, that is parallel to the Y axis, as indicated by the arrow F3. The carriage 26 is translatable parallel to the X axis of rotation of the piece W by means of a feeding mechanism, for example of the screw and nut screw type (not shown), in which the screw is controlled, for example, according to a predetermined ratio, starting from the drive head 12.
La direzione di traslazione della testa motrice 20 nelle sue corse di lavoro è indicata dalla doppia freccia F4. The direction of translation of the driving head 20 in its working strokes is indicated by the double arrow F4.
Riferendosi alle figg. 4 e 5, l'utensile composito 22 comprende un corpo di sopporto 28 in forma di disco con una faccia frontale radiale 30. Referring to figs. 4 and 5, the composite tool 22 comprises a disk-shaped support body 28 with a radial front face 30.
Dalla superficie frontale 30 sporgono più utensili elementari (sei nel caso rappresentato), che sono designati con 32j, 32,, 32s, 324, 32s e 326. Questi utensili elementari sono situati in posizioni angolarmente equidistanti rispetto all'asse Y di rotazione del disco 28. Several elementary tools protrude from the front surface 30 (six in the case shown), which are designated with 32j, 32 ,, 32s, 324, 32s and 326. These elementary tools are located in angularly equidistant positions with respect to the Y axis of rotation of the disc 28.
Ciascun utensile elementare è costituito da una barretta d'acciaio 34 (fig. 6) incastrata e saldamente fissata in una sede (non rappresentata) ricavata nel disco 28 e che sbocca sulla sua faccia frontale 30. La barretta 34 porta, alla sua estremità sporgente dalla faccia 30, un inserto 36 o plac-chetta ad esempio di diamante sintetico. L'inserto 36 presenta un tagliente laterale 38 sostanzialmente parallelo all'asse di rotazione Y ed anteriore rispetto al senso di rotazione F2 dell'utensile composito 22. L'inserto 36 presenta pure un tagliente frontale 40. Questo tagliente frontale 40 è radiale rispetto all'asse Y ed è parallelo ad un piano tangente alla superficie cilindrica da ottenere sul pezzo. Nel caso più generale di una superficie quadrica rigata di rotazione, il tagliente 40 sarà parallelo al piano tangente alla superficie quadrica da ottenere, il quale piano tangente è spazzato dal tagliente frontale dell'utensile finitore. Sebbene si sia detto che il tagliente anteriore di ciascun utensile elementare è radiale rispetto all'asse Y, si comprende che un utensile composito può portare utensili elementari con i taglienti frontali in disposizione non radiale rispetto all'asse Y; tuttavia la disposizione radiale è attualmente preferita. Each elementary tool consists of a steel bar 34 (fig. 6) embedded and firmly fixed in a seat (not shown) formed in the disk 28 and which opens onto its front face 30. The bar 34 carries, at its protruding end from the face 30, an insert 36 or plate for example of synthetic diamond. The insert 36 has a lateral cutting edge 38 substantially parallel to the axis of rotation Y and front with respect to the direction of rotation F2 of the composite tool 22. The insert 36 also has a front cutting edge 40. This front cutting edge 40 is radial with respect to the Y axis and is parallel to a plane tangent to the cylindrical surface to be obtained on the piece. In the more general case of a quadric striped surface of rotation, the cutting edge 40 will be parallel to the tangent plane to the quadric surface to be obtained, which tangent plane is swept by the front cutting edge of the finishing tool. Although it has been said that the front cutting edge of each elementary tool is radial with respect to the Y axis, it is understood that a composite tool can carry elementary tools with the front cutting edges in a non-radial arrangement with respect to the Y axis; however the radial arrangement is currently preferred.
In fig. 6a un utensile elementare modificato comprende una barretta d'acciaio 34'; un inserto di taglio 36' ha un tagliente anteriore 40'. In fig. 6a, a modified elementary tool comprises a steel bar 34 '; a cutting insert 36 'has a front cutting edge 40'.
Della precisione di posizionamento del tagliente frontale 40 si dirà più avanti. The positioning accuracy of the front cutting edge 40 will be explained later.
I due taglienti 38 e 40 sono raccordati nel modo tradizionale da un tratto di tagliente a quarto di cerchio 42. The two cutting edges 38 and 40 are connected in the traditional way by a section of quarter-circle cutting edge 42.
I taglienti frontali hanno lunghezze radiali q preferibilmente uguali. The front cutting edges have preferably equal radial lengths q.
I sei utensili elementari 32u 322 ... 326 sono disposti in modo che i taglienti frontali 40 consecutivi si trovano a di-s stanze decrescenti dall'asse di rotazione Y. Preferibilmente, i taglienti frontali 40 sono disposti secondo una spirale di Archimede SP centrata sull'asse Y. Le spirali potrebbero essere più di una. Le lunghezze radiali q dei taglienti frontali 40 sono tali che una parte del percorso circolare di cia-ìo scun tagliente 40 successivo, con riferimento al senso di rotazione F2, è sovrapposta al percorso del tagliente che lo precede immediatamente. Questo concetto sarà spiegato meglio con riferimento alla fig. 10. The six elementary tools 32u 322 ... 326 are arranged so that the consecutive front cutting edges 40 are at decreasing distances from the axis of rotation Y. Preferably, the front cutting edges 40 are arranged according to a spiral of Archimedes SP centered on the Y axis. The spirals could be more than one. The radial lengths q of the front cutting edges 40 are such that a part of the circular path of each subsequent cutting edge 40, with reference to the direction of rotation F2, is superimposed on the path of the cutting edge which immediately precedes it. This concept will be better explained with reference to fig. 10.
I taglienti frontali 40 degli utensili elementari sporgono 15 dalla faccia frontale 30 del disco 28 di quantità crescenti (fig. 7). L'aumento progressivo delle sporgenze va dal tagliente frontale del primo utensile radialmente più esterno 32i a quello dell'ultimo utensile radialmente più interno 326. Le differenze di sporgenza da un utensile al successivo 20 sono indicate con s2, s3... s6. Come si vedrà più avanti, queste differenze, che non sono necessariamente uguali tra loro, corrispondono allo spessore dr truciolo o sovrametallo asportato da ogni successivo utensile elementare dopo il primo 32r The front cutting edges 40 of the elementary tools protrude 15 from the front face 30 of the disk 28 with increasing quantities (fig. 7). The progressive increase in the protrusions goes from the front cutting edge of the first radially outermost tool 32i to that of the last radially innermost tool 326. The protrusion differences from one tool to the next 20 are indicated with s2, s3 ... s6. As will be seen later, these differences, which are not necessarily equal to each other, correspond to the thickness of the chip or stock removed from each subsequent elementary tool after the first 32r
25 Espresso in altre parole, i taglienti frontali consecutivi 40 degli utensili elementari dal primo 32! all'ultimo 326 si trovano a distanze decrescenti dal suddetto piano tangente ed il tagliente frontale più lontano dall'asse di rotazione Y dell'utensile composito è parimenti il più lontano dal piano 30 tangente. 25 Expressed in other words, the consecutive front cutting edges 40 of the elementary tools from the first 32! at the last 326 they are at decreasing distances from the aforesaid tangent plane and the front cutting edge furthest from the axis of rotation Y of the composite tool is also the furthest from the tangent plane 30.
I sei utensili elementari sono distribuiti secondo la spirale suddetta, ciascuno entro una corona circolare centrata sull'asse di rotazione Y dell'utensile composito ed intersecata da un piano longitudinale nel quale giace l'asse di ro-35 fazione X del pezzo. Questo piano longitudinale corrisponde al piano orizzontale la cui traccia è indicata con PL nelle figg. 1 e 2. The six elementary tools are distributed according to the aforesaid spiral, each within a circular crown centered on the axis of rotation Y of the composite tool and intersected by a longitudinal plane in which the axis of rotation 35 of the piece lies. This longitudinal plane corresponds to the horizontal plane whose trace is indicated with PL in figs. 1 and 2.
Grazie a questa disposizione e tenendo conto dei sensi di rotazione del pezzo e dell'utensile composito nonché del 40 movimento di traslazione di quest'ultimo, si ottiene che un utensile elementare incontri il pezzo nella sua parte discendente al di sotto del piano longitudinale PL ed all'intorno del punto A della fig. 1. In altre parole, un utensile elementare impegna il pezzo in una zona ove l'asportazione di ma-45 teriale è minima, per cui gli effetti dell'urto di entrata in impegno dell'utensile elementare con il pezzo sono trascurabili. Thanks to this arrangement and taking into account the rotation directions of the piece and the composite tool as well as the 40 translation movement of the latter, it is obtained that an elementary tool encounters the piece in its descending part below the longitudinal plane PL and around point A of fig. 1. In other words, an elementary tool engages the piece in an area where the removal of material is minimal, so that the effects of the impact of entry into engagement of the elementary tool with the piece are negligible.
Inoltre, anche se, all'inizio della lavorazione, il primo utensile a entrare in presa con il pezzo non fosse il primo 50 32t della serie e fosse addirittura uno degli ultimi 325 o 326 della serie, che sono utensili finitori, tale utensile elementare non riporterebbe alcun danno. Subito dopo, infatti, entrerebbe in presa uno dei primi utensili della serie, ossia un utensile sgrassatore, che per la sua posizione più esterna nella ss spirale lavorerebbe nella zona di maggiore asportazione di truciolo. Ad esso succederebbe poi tutta la serie degli utensili elementari successivi, fino al lavoro a regime. Furthermore, even if, at the beginning of the machining, the first tool to enter the piece was not the first 50 32t in the series and it was even one of the last 325 or 326 of the series, which are finishing tools, this elementary tool is not would bring no harm. Immediately afterwards, in fact, one of the first tools in the series would take hold, that is, a degreasing tool, which due to its outermost position in its spiral would work in the area of greatest chip removal. It would then be followed by the whole series of subsequent elementary tools, up to the steady state work.
Preferibilmente, il piano longitudinale PL passa per il percorso del tagliente frontale 40 dell'ultimo utensile 326, 60 che è più vicino all'asse di rotazione dell'utensile composito ed al suddetto piano tangente. Preferably, the longitudinal plane PL passes through the path of the front cutting edge 40 of the last tool 326, 60 which is closest to the rotation axis of the composite tool and to the aforesaid tangent plane.
In questo modo, l'ultimo utensile elementare 326, che è un finitore, lavora nelle migliori condizioni, ossia nel punto indicato con B nella fig. 1. In this way, the last elementary tool 326, which is a finisher, works in the best conditions, i.e. at the point indicated with B in fig. 1.
65 Le figg. 8 a 10 illustrano, in proporzioni fortemente esagerate, il modo in cui lavorano i successivi utensili elementari. 65 Figs. 8 to 10 illustrate, in greatly exaggerated proportions, the way in which the subsequent elementary tools work.
Nella fig. 8 gli «spicchi» tratteggiati t1; t2,... t6 indicano In fig. 8 the dotted "segments" t1; t2, ... t6 indicate
le zone asportate sotto forma di truciolo dai successivi utensili elementari sul pezzo w rotante secondo la freccia Fx. Gli angoli ß indicano il percorso angolare della superficie del pezzo W sotto l'azione di ogni singolo utensile. Le quote sx, s2 ... s6 indicano lo spessore di truciolo massimo asportato da ogni singolo utensile. In particolare, sx è lo spessore di truciolo asportato dal primo utensile elementare 32, mentre i successivi spessori s2, s3... s6 corrispondono alle differenze di sporgenza s6 della fig. 7. the areas removed in the form of swarf from the subsequent elementary tools on the piece w rotating according to the arrow Fx. The angles ß indicate the angular path of the surface of the piece W under the action of each individual tool. The dimensions sx, s2 ... s6 indicate the maximum chip thickness removed by each individual tool. In particular, sx is the chip thickness removed by the first elementary tool 32, while the subsequent thicknesses s2, s3 ... s6 correspond to the protrusion differences s6 of fig. 7.
Come si vede, gli utensili elementari asportano il materiale dalla periferia del pezzo secondo una poligonale. As you can see, the elementary tools remove the material from the periphery of the piece according to a polygonal.
Vale ancora la formula già citata: The formula already mentioned is still valid:
n 360° 360 °
ß = - . ß = -.
N Z N Z
Scegliendo n (giri/min del cilindro) compreso tra 1 e 18, N (giri/min) dell'utensile composito pari a 4500 e con Z (numero degli utensili elementari) pari a 6, si constata che l'angolo ß è dell'ordine di 1 a 2 centesimi di grado, ossia del tutto trascurabile, per cui la poligonale è in effetti un cerchio ed il pezzo finito risulta cilindrico con discontinuità inferiori ad 1 [im. By choosing n (cylinder rpm) between 1 and 18, N (rpm) of the composite tool equal to 4500 and with Z (number of elementary tools) equal to 6, it is found that the angle ß is dell The order of 1 to 2 hundredths of a degree, that is to say completely negligible, whereby the polygonal is in fact a circle and the finished piece is cylindrical with discontinuities of less than 1 [im.
Le figg. 9 e 10 illustrano in proporzioni esagerate, rispettivamente in prospettiva ed in sezione, il modo in cui i successivi utensili elementari lavorano sul pezzo W, la cui superficie grezza iniziale è indicata con RS e la cui superficie finita è indicata con FS. Figs. 9 and 10 illustrate in exaggerated proportions, respectively in perspective and in section, the way in which the subsequent elementary tools work on the piece W, whose initial rough surface is indicated by RS and whose finished surface is indicated by FS.
Con tlf tj... t6 sono indicate le zone di lavoro dei successivi utensili elementari. With tlf tj ... t6 are indicated the working areas of the subsequent elementary tools.
Con Sj, s2,... s6 sono indicati gli spessori di truciolo asportati dai singoli utensili elementari. Sj dipende dal sovrame-tallo iniziale, mentre s2, s3,... s6 sono pari alle differenze di distanza indicate nello stesso modo nella fig. 7. With Sj, s2, ... s6 are indicated the chip thicknesses removed by the single elementary tools. Sj depends on the initial oversthallus, while s2, s3, ... s6 are equal to the distance differences indicated in the same way in fig. 7.
Con q sono indicate le lunghezze dei taglienti frontali 40 della fig. 6. Queste lunghezze q non sono necessariamente uguali tra loro. Q indicates the lengths of the front cutting edges 40 of fig. 6. These lengths q are not necessarily equal to each other.
Con a è indicato il passo od avanzamento per giro di ciascun utensile elementare. With a is indicated the step or feed per revolution of each elementary tool.
Il valore di a soddisfa alla formula: The value of a satisfies the formula:
P V P V
A s v av a < ; a = A s v av a <; a =
Z N Z N
ove: where:
Ps è il passo della spirale su cui sono sistemati gli utensili elementari, Ps is the step of the spiral on which the elementary tools are placed,
Vav è la velocità di avanzamento del pezzo secondo il suo asse X, Vav is the piece feed speed according to its X axis,
Z è ancora il numero di utensili (6 nel presente caso), e Z is still the number of tools (6 in the present case), and
N è ancora il numero di giri dell'utensile composito. N is still the speed of the composite tool.
Per non avere discontinuità di lavorazine della superficie cilindrica, la lunghezza q del tagliente frontale 40 di ciascun utensile elementare deve soddisfare alla relazione: In order not to have discontinuity in machining the cylindrical surface, the length q of the front cutting edge 40 of each elementary tool must satisfy the following relation:
q > a q> a
650177 650177
Nel caso della lavorazione di un cilindro di rame, con N = 4500 giri/min e con Vav da 75 a 1500 mm/min, si ottiene In the case of processing a copper cylinder, with N = 4500 rpm and with Vav from 75 to 1500 mm / min, we obtain
0,0166 < a < 0,33 mm 0.0166 <a <0.33 mm
Un valore conveniente di a è dell'ordine di 0,2 mm. A convenient value of a is of the order of 0.2 mm.
Per quanto riguarda gli spessori di truciolo asportati dai primi quattro utensili (sgrossatori) 32j, 32a, 323, 32s, 324, lo spessore Sj dipenderà dal sovrametallo, mentre gli spessori S2, s3, s4 (corrispondenti alle sporgenze della fig. 7) saranno preferibilmente uguali tra loro e, nel caso di un cilindro di rame, dell'ordine di 0,05 mm. Sempre nel caso di un cilindro di rame, gli spessori di truciolo s5 ed s6 asportati dagli utensili elementari finitori 325 e 326 saranno preferibilmente dell'ordine di 0,02 a 0,03 mm. Non è escluso il caso in cui la profondità di passata finale tg dell'ultimo utensile finitore 326 sia sostanzialmente nulla (s6 — 0). In questo caso gli ultimi due utensili finitori 325 e 326 si comporterebbero come un unico utensile agente in due fasi. Ciò potrebbe consentire la continuazione della lavorazione anche qualora uno degli utensili finitori si scheggiasse durante il lavoro. Tuttavia, nel caso della superfinitura di cilindri di rame, una profondità di passata finale troppo piccola comporta il rischio di una ricalcatura indesiderabile della superficie. As regards the chip thicknesses removed by the first four tools (roughing tools) 32j, 32a, 323, 32s, 324, the thickness Sj will depend on the stock, while the thicknesses S2, s3, s4 (corresponding to the protrusions of fig. 7) will be preferably equal to each other and, in the case of a copper cylinder, of the order of 0.05 mm. Still in the case of a copper cylinder, the chip thicknesses s5 and s6 removed from the finishing elementary tools 325 and 326 will preferably be in the order of 0.02 to 0.03 mm. The case in which the final pass depth tg of the last finishing tool 326 is substantially zero (s6 - 0) is not excluded. In this case the last two finishing tools 325 and 326 would behave as a single tool acting in two phases. This could allow the processing to continue even if one of the finishing tools chipped during the work. However, in the case of the superfinishing of copper cylinders, a too small final pass depth involves the risk of undesirable upsetting of the surface.
Poiché gli utensili sono disposti lungo una spirale secondo un passo che, come si è visto, è maggiore od uguale ad a a Since the tools are arranged along a spiral according to a step which, as we have seen, is greater than or equal to a a
— (— nel caso rappresentato), la larghezza di truciolo (Wj, Z 6 - (- in the case shown), the chip width (Wj, Z 6
w2,... w6 nella fig. 10) non sarà mai superiore ad a per ogni utensile elementare. w2, ... w6 in fig. 10) will never be greater than a for each elementary tool.
Normalmente, l'utensile 32x che si trova sul raggio maggiore (sgrassatore) inciderà per primo sulla superficie del pezzo w. Normally, the 32x tool located on the largest radius (degreaser) will first affect the surface of the part w.
Dati questi presupposti, ogni truciolo reale, qualunque sia la forma del pezzo, non potrà mai eccedere la sezione a. s, ove s è di volta in volta uguale ad sx, ... s6. Given these assumptions, any real chip, whatever the shape of the piece, can never exceed section a. s, where s is from time to time equal to sx, ... s6.
Il posizionamento radiale dei taglienti frontali 40 (fig. 6) degli utensili elementari va effettuato con cura specialmente per quanto riguarda gli utensili finitori 325 e 326, per i quali i rispettivi taglienti 40 debbono essere il più possibile rigorosamente normali ed incidenti all'asse di rotazione Y dell'utensile composito. The radial positioning of the front cutting edges 40 (fig. 6) of the elementary tools must be carried out with care especially with regard to the finishing tools 325 and 326, for which the respective cutting edges 40 must be as strictly as possible normal and incident to the axis of Y rotation of the composite tool.
Per gli utensili elementari sgrossatori 32j, 322, 323, 324, il posizionamento dei loro taglienti 38, 40 non deve necessariamente soddisfare a requisiti di estrema precisione. For roughing elementary tools 32j, 322, 323, 324, the positioning of their cutting edges 38, 40 does not necessarily have to satisfy extremely precise requirements.
In definitiva, soltanto gli utensili finitori comportano, per il loro posizionamento, un'elevata precisione e perciò un costo relativamente elevato, mentre per gli utensili sgrossatori la precisione e perciò il costo di posizionamento sono inferiori. Ultimately, only the finishing tools involve, for their positioning, a high precision and therefore a relatively high cost, while for the roughing tools the precision and therefore the positioning cost are lower.
Il posizionamento degli utensili finitori dovrà essere ancora più accurato nel caso in cui la loro differenza di distanza s6 sia sostanzialmente nulla. The positioning of the finishing tools must be even more accurate if their distance difference s6 is substantially zero.
Con una macchina avente le caratteristiche dell'invenzione descritte sopra è possibile ottenere, mediante l'impiego di utensili diamantati, una finitura a specchio di superfici cilindriche ed in particolare delle superfici dei cilindri di rame per la stampa offset. With a machine having the characteristics of the invention described above it is possible to obtain, by the use of diamond tools, a mirror finish of cylindrical surfaces and in particular of the surfaces of the copper cylinders for offset printing.
5 5
5 5
10 10
15 15
20 20
25 25
30 30
35 35
40 40
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50 50
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V V
4 fogli disegni 4 drawings sheets
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67933/81A IT1144276B (en) | 1981-07-03 | 1981-07-03 | MACHINE TOOL FOR THE REMOVAL OF TRUZIOLO OF PIECES ACCORDING TO A QUADRICAL SURFACE OF ROTATION PARTICULARLY FOR THE SUPERFINISHING OF CYLINDRICAL SURFACES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH650177A5 true CH650177A5 (en) | 1985-07-15 |
Family
ID=11306469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH4005/82A CH650177A5 (en) | 1981-07-03 | 1982-07-01 | Machine tool for machining pieces, with removal of chips, to a ruled quadric surface of rotation, in particular for the precision-finishing of cylindrical surfaces |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH650177A5 (en) |
| IT (1) | IT1144276B (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090038450A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | 3M Innovative Properties Company | Fly-cutting head, system and method, and tooling and sheeting produced therewith |
| JP2016159388A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 株式会社牧野フライス製作所 | Milling tool |
| JP6099787B1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-03-22 | 株式会社牧野フライス製作所 | Cutting method and machine tool |
-
1981
- 1981-07-03 IT IT67933/81A patent/IT1144276B/en active
-
1982
- 1982-07-01 CH CH4005/82A patent/CH650177A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
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| US20090038450A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | 3M Innovative Properties Company | Fly-cutting head, system and method, and tooling and sheeting produced therewith |
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| US9937561B2 (en) | 2007-08-06 | 2018-04-10 | 3M Innovative Properties Company | Fly-cutting head, system and method, and tooling and sheeting produced therewith |
| US10413972B2 (en) | 2007-08-06 | 2019-09-17 | 3M Innovative Properties Company | Fly-cutting head, system and method, and tooling and sheeting produced therewith |
| JP2016159388A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 株式会社牧野フライス製作所 | Milling tool |
| JP6099787B1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-03-22 | 株式会社牧野フライス製作所 | Cutting method and machine tool |
| JP2017170580A (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社牧野フライス製作所 | Cutting method and machine tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1144276B (en) | 1986-10-29 |
| IT8167933A0 (en) | 1981-07-03 |
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|---|---|---|---|
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| PL | Patent ceased |