Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОПОДАЧИ ЗАГОТОВОК ПРИ ШЛИФОВАНИИ

Изобретение относится к устройствам для точной подачи заготовок при обработке резанием и предназначено для использования на предприятиях машиностроения и приборостроения при окончательной обработке заготовок шлифованием.

Известно устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, расположенную параллельно ему верхнюю плиту с приспособлением для закрепления заготовок, пьезоэлектрический элемент, установленный на штоке силового элемента, кожух для ограждения устройства, две цилиндрические направляющие, пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов, четыре клина, оппозитно попарно жестко закрепленных на верхней и нижней плитах и на направляющих которых с возможностью перемещения по ним расположены четыре шарика, установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах силового элемента, упор, обеспечивающий изменение длины силового элемента и обладающий возможностью относительного осевого перемещения по штоку силового элемента (см. патент РФ №2297908, кл. В24В 47/20, 2007 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве незначительное удлинение штока от воздействия единичного электрического импульса приводит к тому, что механическая составляющая силового элемента (подпружиненные клинья) не всегда поспевает за пьезоэлектрической составляющей, что снижает надежность работы устройства и точность микроподачи заготовки.

Известно также устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, расположенную параллельно ему верхнюю плиту с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовок, силовой элемент, кожух для ограждения устройства, две цилиндрические направляющие, пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов, четыре клина, оппозитно попарно жестко закрепленных на верхней и нижней плитах, четыре шарика, расположенные на направляющих клиньев с возможностью перемещения по ним и установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах силового элемента, упор и шток, установленные в корпусе силового элемента, эксцентрик, расположенный между штоком и упором силового элемента и установленный на валу мотор-редуктора, закрепленного на упоре силового элемента с возможностью изменения длины последнего (см. патент РФ №2416505, кл. В24В 47/20, 2011 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится ограниченность высоты микронеровностей по верхнему пределу: шероховатость обработанной шлифованием поверхности зависит прежде всего от подачи и зернистости шлифовального круга, поэтому снизить ее невозможно без замены круга одной зернистости на круг более мелкой зернистости. Однако в этом случае снижается производительность шлифования.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее подвижную пластину, шарнирно связанную своими концами с неподвижной нижней плитой и подвижной верхней плитой, параллельной нижней, приспособление для закрепления заготовки, два нагревательных элемента, смонтированных соответственно на нижней и верхних плитах с возможностью контакта с противоположными концами подвижной пластины, плоские пружины, связанные с неподвижной плитой, и систему нагрева и охлаждения нагревательных элементов, стол с электромагнитом и дополнительными плоскими пружинами, шариковые направляющие для обеспечения относительного поперечного перемещения стола и верхней плиты (см. патент СССР №1797564, кл. В24В 47/20, 1993 г.), принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится использование двух нагревательных элементов, что снижает точность формы обработанных заготовок, так как невозможно обеспечить их синхронное тепловое расширение. Кроме того, относительное поперечное смещение стола и верхней плиты на величину, равную половине размера основной фракции зерен шлифовального круга, обычно не приводит к увеличению доли режущих зерен и, как следствие, к повышению качества обработанных поверхностей.

Сущность изобретения заключается в следующем. Силовой элемент, изменяющий свою длину под действием вращения эксцентрика, через систему клиньев обеспечивает подъем верхней плиты устройства, реализуя тем самым микроподачу заготовки на окончательном этапе цикла шлифования. При этом механизм подачи станка не работает, что значительно снижает вибрации в технологической системе и повышает качество обработанных поверхностей заготовок. Наличие одного силового элемента вместо двух также способствует повышению точности обработки и надежности работы устройства для микроподачи заготовок, а относительные диагональные перемещения круга и заготовки исключают попадание зерен в уже проделанные впадины микронеровности поверхности и увеличивает долю режущих зерен.

Технический результат - повышение точности и надежности работы устройства для микроподачи заготовок и повышение тем самым качества шлифованных поверхностей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство для микроподачи заготовок содержит основание, расположенную параллельно ему верхнюю плиту, силовой элемент, включающий упор и шток, установленные в корпусе силового элемента, две цилиндрические направляющие, пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов, четыре клина, оппозитно попарно жестко закрепленные на верхней и нижней плитах, четыре шарика, расположенные на направляющих клиньев с возможностью перемещения по ним и установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах силового элемента, мотор-редуктор, закрепленный на упоре силового элемента с возможностью изменения длины последнего, и эксцентриком, установленным на валу мотор-редуктора и расположенным между штоком и упором силового элемента, стол с приспособлением для закрепления заготовок, установленный на верхней плите с возможностью поперечного перемещения относительно нее на введенных в устройство шариковых направляющих, плоские пружины, размещенные между боковыми поверхностями стола и верхней плиты.

Особенность заключается в том, что на внутренней поверхности стола установлен управляемый через систему управления, расположенную вне устройства, реверсивный мотор-редуктор, вал которого через муфту соединен с микровинтом, контактирующим через резьбовое отверстие с подвижным клином, установленным между боковыми поверхностями стола и верхней плиты.

На чертежах представлено:

- на фиг.1 - разрез устройства;

- на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1;

- на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1;

- на фиг.4 - схематичное изображение траектории относительного перемещения шлифовального круга и заготовки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Заявляемое изобретение «Устройство для микроподачи заготовок при шлифовании» содержит: основание 1 и верхнюю плиту 2 с установленным на ней столом 3 с приспособлением 4 для закрепления заготовки (фиг.1); силовой элемент, состоящий из штока 5 и упора 6, установленных в корпусе 7 с возможностью относительного осевого перемещения, пружины 8, мотор-редуктора 9 с эксцентриком 10, клиньев 11 и 12, пружин 13, 14 и двух электромагнитов 15 (фиг.2, 3); две планки 16, несущие шарики 17 и закрепленные винтами 18 на обоих концах силового элемента; клинья 19 и 20, закрепленные на верхней плите 2 и основании 1 винтами 21; кожух 22, закрепленный винтами 23 по периметру стола 3 и касающийся основания 1; две цилиндрические направляющие в виде скалок 24, неподвижно закрепленных в основании 1, и двух втулок 25, жестко связанных с верхней плитой 2; две пружины 26, одним концом закрепленные в скалках 24, а другим в винтах 27, ввернутых в верхнюю плиту 2 и служащих для натяжения пружин 26; реверсивный мотор-редуктор 28, закрепленный на столе 3, на валу которого через муфту 29 закреплен микровинт 30 с подвижным клином 31, контактирующим с верхней плитой 2 и столом 3; плоские пружины 32, размещенные в зазоре между столом 3 и верхней плитой 2; шариковые направляющие 33, плоские пружины 34, обеспечивающие силовое замыкание между верхней плитой 2 и столом 3 и закрепленные винтами 35.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Заготовку устанавливают и закрепляют в приспособлении 4, установленном на столе 3. Включают станок и производят предварительное плоское шлифование заготовки. При этом работает механизм врезной подачи станка. На этом этапе цикла шлифования с заготовки снимается основная часть припуска. По окончании первого этапа цикла шлифования механизм врезной подачи станка отключается и на мотор-редуктор 9 подается напряжение, в результате чего эксцентрик поворачивается на 90°, силовой элемент удлиняется за счет выдвижения хвостовика штока 5 из упора 6 и перемещает шток 5 силового элемента и планки 16 с шариками 17 в пространство между клиньями 19 и 20 (фиг.1), тем самым перемещая верхнюю плиту 2 вверх по цилиндрическим направляющим 23 и 24, производя тем самым микроподачу заготовки на окончательном этапе цикла шлифования со скоростью, определяемой частотой вращения эксцентрика 10, и углом наклона клиньев 19 и 20. Одновременно с этим клин 11 под действием пружины 13 перемещается в сторону штока 5 (фиг.2) и фиксирует шток в том положении, которое он получил в результате поворота эксцентрика 10. Затем эксцентрик опять поворачивается на 90°, шток укорачивается, и под действием пружины 14 клин 12 также перемещается в сторону штока 5 (упора 6), перемещая упор 6 вправо (фиг.2) в осевом направлении и фиксируя в таком положении весь силовой элемент. После этого эксцентрик 10 вновь поворачивается на 90°, весь цикл повторяется, и так до тех пор, пока силовой элемент не достигнет определенной длины, обеспечив в результате ряда последовательных дискретных перемещений малого шага (доли микрометра), совершаемых с большой скоростью, подъем верхней плиты 2 вместе со столом 3 и заготовкой на заданную величину при высокой плавности микроподачи. Одновременно с началом процесса микроподачи в крайнем положении стола плоскошлифовального станка подается напряжение на мотор-редуктор 28, который через муфту 29 и микровинт 30 перемещает клин 31 в крайнее правое положение (фиг.2) за время, равное времени хода стола станка, и, таким образом, стол 3 смещается относительно верхней плиты в крайнее левое положение (фиг.3). В этой точке напряжение с мотор-редуктора 28 снимается. В таком зафиксированном положении клина 31 стол 3 возвращается в первое крайнее положение стола плоскошлифовального станка. На реверсивный мотор-редуктор подается напряжение, направление вращения микровинта 30 изменяется, и за время хода стола станка клин 31 перемещается в крайнее левое положение (фиг.2). Напряжение с мотор-редуктора 28 снимается, и стол станка возвращается в первое крайнее положение. Описанный цикл повторяется в течение всего второго этапа цикла шлифования. Таким образом относительные перемещения шлифовального круга и заготовки происходят по траектории, представленной на фиг.4, что практически полностью исключает возможность попадания абразивных зерен в уже полученные на предыдущих ходах впадины микронеровности поверхности и повышает качество обработанных поверхностей.

По окончании обработки на электромагниты 15 подается напряжение и клинья 11 и 12 возвращаются в исходное положение, приводя в исходное положение и силовой элемент под действием пружины 8 и верхнюю плиту 2 под действием пружин 26.