Фрезерная машина с вращающейся фрезой для камнеподобных материалов

1 Изобретение относится к вращательной фрезерной машине для обработки камня, в частности бетона, асфальта, стенной кладки. Такие машины служат среди прочего для фрезерования стен, полов или дорожного покрытия, или канавок. При этом приемлемая величина захода фрезы, в частности, в более твердом материале, например бетоне, достигается ценой применения большего веса машины,большей мощности привода и подачи, а также сопровождается большей вибрацией машин и большим износом вставных резцов фрезы. Поэтому уже давно предпринимались попытки придать резцу ударное действие, аналогично тому, как это осуществлено при сверлении ударной дрелью или перфоратором. Впервые это удалось в патентах DE 196 31 659 и DE 196 34 514. Там в случае решения с помощью сжатого воздуха согласно первому из названных патенту затраты на изготовление и тем самым стоимость еще относительно высоки, ударная мощность, в частности, при малых диаметрах ограничена, а также необходима большая мощность для получения сжатого воздуха из-за плохого коэффициента полезного действия получения сжатого воздуха и потерь на утечки во фрезерном валике. Во втором из названных патенте ударная мощность очень ограничена, кулачки относительно быстро изнашиваются, соответственно, сильно перегреваются вследствие высоких потерь на трение. Ударный принцип напоминает скорее принцип работы ударной дрели,чем более эффективного перфоратора. В основе изобретения лежит задача обеспечить значительно большую ударную мощность при более низкой мощности ударного привода и при более простой и тем самым более дешевой, более легкой и более надежной в работе конструкции. Задача решается согласно изобретению тем, что для нескольких или для всех фрезерных резцов предусмотрены создающие ударное действие маятники, которые расположены вращающимися внутри фрезерного валика. По сравнению с известными до настоящего времени решениями это имеет следующие преимущества:a) при равных габаритных размерах и одновременно значительно меньших затратах на изготовление, и тем самым меньшей стоимости можно обеспечить в несколько раз большие ударную мощность и частоту. При диаметре фрезы 550 мм и ширине фрезы 25 мм с помощью изобретения легко достигается скорость удара 27 м/с при ударной массе 1 кг. При этом легко достигается ударная частота 4000 ударов/минуту и более. Это соответствует ударной мощности 47 кВт, что вероятно является слишком большим для этой ширины. Известные системы при таких размерах допускают ударную массу около 0,3 кг при скорости удара 7 м/с и мощности привода более 2 чем в два раза превышающей ударную мощность.b) Ударный режим сам по себе имеет уже более чем вдвое, больший коэффициент полезного действия, одновременно ударная мощность непосредственно увеличивает вращательную мощность фрезерного валика, что в совокупности обоих факторов позволяет снизить приводные мощности всей машины. Это означает меньшие размеры, меньший вес, которые определяют меньшие затраты на транспортировку и расширенные возможности применения. Уменьшенные потребность в мощности и вес означают уменьшение нагрузки на окружающую среду и сниженные производственные затраты.c) при более простой конструкции достигается более высокая ударная мощность и, в частности, более надежная, безаварийная работа.d) Система менее чувствительна к загрязнениям, так как она не зависит от малых допусков и практически свободных от частиц отверстий скольжения. В соответствии с изобретением вращается фрезерный валик с расположенными снаружи фрезерными резцами, в то время как внутри фрезерного валика вращается с различной скоростью вращения и/или с различным направлением вращения маятниковый вал с размещенными снаружи маятниками. Относительная скорость вращения фрезерного валика и маятникового вала, а также количество маятников определяют ударную частоту. Вне сцепления с материалом не должны передаваться удары на резец, для того чтобы минимально нагружать части машины. Если центробежное ускорение резцов явно превышает ускорение земли 9,81 м/с 2, то фрезерные резцы прилегают к их внешним упорам, и маятники не могут их там достать. Для этого фрезерные резцы установлены с возможностью поворота или направляются линейно и с помощью точек упора ограничиваются в их маятниковом перемещении и линейном перемещении, причем внутренний упор задает оптимальное положение удара для маятника, а внешний упор служит ограничением конечного положения. Вращающийся внутри фрезерного валика, снабженный маятниками маятниковый вал вращается быстрее, чем вращающийся снаружи фрезерный валик. Маятниковый вал и фрезерный валик имеют одинаковое направление вращения. Только тогда, когда резцы погружаются в фрезеруемый материал, они прижимаются к их внутреннему упору и маятники ударяют по резцам. Точка удара маятника по фрезерному резцу расположена, целесообразно, в направлении вращения за линией соединения центра вращения вала и точки подвеса маятника, как и центр тяжести маятника, причем маятник прижимается центробежной силой к упору, который тем 3 самым определяет максимальное крайнее положение маятника. За счет этого маятник поворачивается при равном угле качания дальше от фрезерного резца внутрь в сторону меньших радиусов. Это имеет то преимущество, что можно ограничиться только малыми углами качания, тем самым маятники после удара быстрее и надежнее вращаются мимо фрезерных резцов и также быстрее снова достигают их внешнее исходное положение, и тем самым также при более низких скоростях, и тем самым меньшей нагрузке на внешний упор маятника сталкиваются с внешним упором. Маятниковое перемещение маятника в обоих направлениях целесообразно ограничено с помощью одной или нескольких точек упора,пружин или демпфирующих элементов. При этом имеется возможность регулирования ударной частоты и ударной мощности с помощью количества маятников, разности скоростей вращения фрезерного валика и маятникового вала,а также подбора массы и формы маятников. Тем самым обеспечивается оптимальная возможность согласования с конкретными частными случаями применения и с определенными фрезеруемыми материалами. Аналогично игре в бильярд целесообразно выбирать точку удара и геометрию области соударения маятника и фрезерного резца так, чтобы результирующее направление силы удара проходило примерно через острие резца. В зависимости от угла соударения ударяемый шар (фрезерный резец) ударяют в другом направлении, чем направление накатывающегося шара (маятника). Мощность привода используется при этом оптимально, потому что фрезерные резцы одной радиальной плоскости резания расположены с распределением по окружности так, что даже при максимальной предусмотренной глубине резания одного прохода всегда только один резец вдавливается в фрезеруемый материал. На соседние в осевом направлении фрезерные резцы могут, предпочтительно, действовать независимо качающиеся маятники, так как маятники в осевом направлении имеют ширину, соответствующую ширине взаимодействующего с ними кольца из фрезерных резцов. Дальнейшие подробности и преимущества предмета изобретения следуют из последующего описания соответствующих чертежей, на которых изображены предпочтительные варианты выполнения с необходимыми подробностями и деталями. Фиг. 1 - радиальный разрез фрезерной машины с установленными с возможностью поворота фрезерными резцами и маятниками, со смещенным назад центром тяжести; фиг. 2 - радиальный разрез фрезерной машины с установленными с возможностью поворота фрезерными резцами и маятниками, с расположенным в середине центром тяжести; и 4 фиг. 3 - радиальный разрез фрезерной машины с линейно направляемыми фрезерными резцами; ограничительные упоры резцов не показаны. На фиг. 1- 3 шарниры 3 маятников 1 посажены на маятниковый вал 4 и выполнены здесь как подшипники качения. На фиг. 1 маятниковый вал 4 имеет точки упора 8 в качестве ограничения конечного положения для маятников, дополнительно показаны еще возможные демпфирующие или пружинные элементы 7 в конечном положении. Снаружи вокруг маятникового вала 4 вращается фрезерный валик 5. Оба приводятся во вращение в одном направлении вращения (по часовой стрелке), однако независимо друг от друга и с различной скоростью вращения. Фрезерные резцы 2 центробежной силой и/или (не изображенными) пружинами отжимаются наружу к внешним упорам 6. Только при врезании во фрезеруемый материал 9 фрезерные резцы 2 могут быть прижаты фрезеруемым материалом 9 к их внутренним упорам 6. Однако в этом положении на фрезерные резцы 2 попадают маятники 1. В этот момент маятник 1 в точке соударения перемещается в направлении 11,тангенциально к своей окружности вращения. За счет геометрии фрезерного резца 2 и маятника 1 в области соударения создается приблизительно результирующее направление 10 ударной силы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Фрезерная машина с вращающимся валиком (5) и распределенными по окружности фрезерными резцами (2), отличающаяся тем,что для нескольких или для всех фрезерных резцов (2) предусмотрены создающие ударное действие маятники (1), которые установлены с возможностью вращения во фрезерном валике(5). 2. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что фрезерные резцы (2) установлены с возможностью поворота или направлены линейно и с помощью точек упора (6, 8) могут быть ограничены в их качающемся или линейном перемещении, причем внутренний упор (6) определяет оптимальное положение соударения для маятника (1) и внешний упор (8) служит в качестве ограничения конечного положения. 3. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что установленный с возможностью вращения внутри фрезерного валика (5), снабженный маятниками (1) маятниковый вал (4) имеет большую скорость вращения, чем фрезерный валик (5). 4. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что направление вращения внутреннего маятникового вала (4) и фрезерного валика (5) совпадают. 5. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что точка удара маятника (1) по фрезерному резцу (2) в направлении вращения расположена за линией, соединяющей центр вращения вала и точку подвеса маятника, как и центр тяжести маятника (1), причем маятник (1) прижимается центробежной силой к упору (8), который тем самым определяет максимальное крайнее положение маятника (1). 6. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что качательное движение маятников (1) в обоих направлениях ограничено с помощью одной или нескольких точек упора (8), пружин(7) или демпфирующих элементов. 7. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью регулирования ударной частоты и ударной мощности путем изменения количества маятников(1), разности скоростей вращения фрезерного валика (5) и маятникового вала (4), а также подбором массы маятников и формы маятников. 8. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что точка соударения и геометрия областей соударения маятника (1) и фрезерного резца(2) выполнены так, что результирующее направление (10) ударной силы проходит через острие резца. 9. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что фрезерные резцы (2) одной радиальной плоскости резания расположены распределенно (по окружности) так, что даже при максимальной предусмотренной глубине резания за отдельный проход всегда только один фрезерный резец (2) вдавливается во фрезеруемый материал (9). 10. Фрезерная машина по п.1, отличающаяся тем, что маятники (1) имеют осевую ширину, соответствующую осевой ширине нагружаемого ими кольца из фрезерных резцов.