PL239806B1 - Układ do mikrowygładzania powierzchni przedmiotów obrotowych folią ścierną - Google Patents

Description

PL 239 806 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do mikrowygładzania powierzchni przedmiotów obrotowych folią ścierną.

Mikrowygładzanie z zastosowaniem folii ściernych realizuje się przy zastosowaniu głowic użytkowanych z wykorzystaniem konwencjonalnych obrabiarek, jak również, stosując specjalne urządzenia technologiczne. Procesowi obróbki poddaje się, głównie powierzchnie walcowe zewnętrzne wykorzystując konwencjonalne tokarki, w których ruch przedmiotu obrabianego zapewnia wrzeciennik obrabiarki a ruch posuwowy, jeżeli taki jest stosowany, realizuje się poprzez przemieszczenie suportu na którym zamontowana jest głowica. Przesuw folii, podczas którego prędkość przesuwu jest około 1000 razy mniejsza od prędkości przesuwu przedmiotu, zapewnia głowica do mikrowygładzania. Folia ścierna rozwijana jest z rolki podającej nową folię ścierną, biegnie na rolkach prowadzących, po czym dociera do strefy obróbki, w której dociskana jest do powierzchni przedmiotu przez zamocowaną podatną rolkę, przy czym siła docisku i podatność rolki są istotnymi parametrami procesu. Dodatkowo część głowic jest wyposażona w mechanizm zapewniający ruch drgający rolki dociskowej, a zatem i folii ściernej, aby zapewnić wyższą efektywność obróbki, co jednak znacznie komplikuje budowę głowic. Folia ścierna wyprowadzana jest ze strefy mikrowygładzania z produktami obróbki i luźnym, wykruszonym ścierniwem, gromadzonym w przestrzeniach pomiędzy ziarnami przy użyciu rolki napędowej, zapewniającej zwijanie zużytej folii i stanowiącej jej magazyn. W konwencjonalnej obróbce foliami ściernymi, folia ścierna jest narzędziem jednorazowym.

Folia ścierna zbudowana jest z podkładu z poliestru oraz z nasypu ściernego zatopionego w spoiwie. Stosuje się różne rodzaje ziaren ściernych, w tym elektrokorund, najczęściej umieszczany na powierzchni spoiwa w polu elektrostatycznym, ale także występują odmiany do docierania powierzchni, gdzie mieszaninę ziaren i spoiwa rozciera się na podkładzie poliestrowym w polu grawitacyjnym - tą techniką wytwarza się również folie z ziarnami z diamentu syntetycznego. Mikrowygładzanie foliami ściernymi jest obróbką sekwencyjną, co oznacza, że proces mikrowygładzania podzielony jest na zabiegi, gdzie każdorazowo używa się folii ściernej z coraz mniejszymi ziarnami ściernymi, w zależności od oczekiwanych efektów. Folie ścierne występują z ziarnami ściernymi o nominalnej wielkości ziarna wynoszącej od 0,5 do 60 μm.

W stanie techniki znane jest rozwiązanie firmy Supfina, w którym poza ruchem obrotowym stosowany jest ruch oscylacyjny przedmiotu obrabianego (wałka). Folia ścierna natomiast dociskana jest do przedmiotu dwoma kształtowymi dociskaczami ślizgowymi, symetrycznie względem osi pionowej. Rolka rozwijająca i zwijająca folię ścierną znajdują się poniżej, a rolka napinająca folię ścierną powyżej przedmiotu obrabianego.

Innym rozwiązaniem firmy Supfina, jest obróbka powierzchni zewnętrznych walcowych bezkłowo, podczas której obrabiany wałek spoczywa na dwóch obracających się rolkach zapewniających ruch przedmiotowi obrabianemu, natomiast, folia ścierna dociśnięta jest do przedmiotu obrabianego z góry trzecią rolką, która zapewnia również ruch oscylacyjny narzędzia.

Oprócz głowic do mikrowygładzania stosuje się specjalizowane lub uniwersalne dogładzarki z bezstopniowymi, regulowanymi prędkościami wszystkich ruchów. Do obrabiarek stacjonarnych należy dogładzarka do wałów korbowych, w której realizuje się obróbkę wgłębną, bez ruchu posuwowego, a powierzchnie obrabiane opasane są folią ścierną, dociskaną na całym obwodzie wałka.

W klasycznych odmianach mikrowygładzania folie ścierne stosowane są tylko raz. Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie stosowania mniejszych sił docisku w procesie mikrowygładzania powierzchni foliami ściernymi oraz ponownego zastosowania tej samej folii ściernej w dodatkowej strefie mikrowygładzania, po jej oczyszczeniu, z zastosowaniem proponowanych mechanizmów oczyszczania narzędzia, z produktów obróbki oraz z wykruszonych ziaren ściernych, które mogą powodować powstawanie długich, głębokich, pojedynczych rys na powierzchni przedmiotu obrabianego.

Układ do mikrowygładzania przedmiotów obrotowych folią ścierną według wynalazku obejmuje dwa zespoły dociskowe - zespół dociskowy podający folię ścierną, zawierający rolkę rozwijającą nową folię ścierną oraz zespół dociskowy odbierający folię ścierną, zawierający rolkę napędową zwijającą zużytą folię ścierną. Zastosowanie dwóch zespołów dociskowych zapewnia mikrowygładzanie powierzchni jedną folią ścierną w dwóch strefach jednocześnie - w strefie pierwotnej obróbki nową folią oraz strefie wtórnej obróbki folią, która była wcześniej użyta do obróbki powierzchni przedmiotu obrabianego w strefie pierwotnej obróbki.

PL 239 806 B1

Korzystnie gdy układ do mikrowygładzania przedmiotów obrotowych folią ścierną posiada dwie strefy obróbki - strefę obróbki pierwotnej oraz strefę obróbki wtórnej - położone są symetrycznie względem osi poziomej obrabianego przedmiotu oraz gdy w obydwu tych strefach obróbki - ruch folii względem przedmiotu obrabianego jest przeciwbieżny.

Ponadto korzystnie zespół dociskowy odbierający folię ścierną posiada rolkę dociskową o korzystnie większej średnicy i/lub podatności w kierunku powierzchni obrabianej przedmiotu obrabianego, niż rolka dociskowa zespołu dociskowego podającego folię ścierną.

Korzystnie również gdy w zespole dociskowym podającym folię ścierną, pomiędzy rolką dociskową a rolką prowadzącą folię ścierną, znajduje się mechanizm oczyszczania powierzchni folii ściernej z produktów obróbki oraz wykruszonych ziaren ściernych, zawierający rolkę czyszczącą o rowkowanej powierzchni, napędzaną przez przesuwającą się folię ścierną oraz wprowadzaną w ruch drgający generowany w układzie elektromagnetycznym.

Także korzystnie gdy w zespole dociskowym podającym folię ścierną, pomiędzy rolką dociskową a rolką prowadzącą folię ścierną, znajduje się mechanizm oczyszczania powierzchni folii ściernej z produktów obróbki oraz wykruszonych ziaren ściernych zawierający napędzaną przez przesuwającą się folię ścierną rolkę adhezyjną z folią adhezyjną na powierzchni zewnętrznej, która jest wymieniana korzystnie po zakończonym procesie wygładzania. Dodatkowo rolka adhezyjna ma większą średnicę w stosunku do rolek prowadzących folię ścierną.

Przykłady wykonania wynalazku podano na rysunku, na którym przedstawiają:

Fig. 1 układ do mikrowygładzania wałków folią ścierną w dwóch strefach obróbki według wynalazku z mechanizmem oczyszczania folii w postaci drgającej rolki o rowkowanej powierzchni,

Fig. 2 układ do mikrowygładzania wałków folią ścierną w dwóch strefach obróbki według wynalazku z mechanizmem oczyszczania folii w postaci rolki adhezyjnej z folią adhezyjną.

Przedmiotem wynalazku jest układ do jednoczesnego mikrowygładzania wałków folią ścierną 2 w dwóch strefach obróbki - pierwotnej 19 i wtórnej 20 w skład którego wchodzą dwa zespoły dociskowe - podający 9 i odbierający 10 folię ścierną 2 położone po ob ydwu stronach obrabianego wałka 1, którego powierzchnia porusza się z prędkością obwodową Vw. Funkcję rozwijania folii ściernej 2 i jej oczyszczania pełni zespół dociskowy podający 9 folię ścierną 2. Nowa folia ścierna 2 rozwijana jest z rolki rozwijającej 11 będącej magazynem folii ściernej 2 i przemieszcza się z prędkością Vf, po zewnętrznej rolce prowadzącej 4 folię ścierną 2. Następnie folia ścierna 2 dociskana jest do przedmiotu obrabianego 1 rolką dociskową 3 z siłą Fn zadawaną mechanizmem docisku 8 (fig. 1,2). Proces mikrowygładzania odbywa się jednocześnie w dwóch strefach obróbki 19, 20, przy czym obróbka określonego fragmentu powierzchni przedmiotu następuje sekwencyjnie, na początku w pierwszej strefie 19 pierwotnej obróbki nową folią, powstałej w wyniku docisku rolką dociskową 3, następnie w drugiej strefie 20 wtórnej obróbki folią użytą wcześniej w strefie 19 pierwotnej obróbki, wywołanej dociskiem rolką dociskową 16, przy czym korzystnie, aby rolka dociskowa 16 miała większą średnicę od rolki dociskowej 3 oraz miała większą podatność. Strefy obróbki są symetryczne względem osi poziomej obrabianego wałka, a siły docisku Fn równoważą się. Po przesunięciu folii ściernej 2 ze strefy 19 pierwotnej obróbki będącej skutkiem oddziaływania zespołu dociskowego podającego 9 folię ścierną 2, folia ścierna 2 oczyszczana jest z produktów obróbki i wykruszonego ścierniwa z zastosowaniem rolki czyszczącej 13 o rowkowanej powierzchni obracającej się w wyniku przesuwu folii ściernej 2 i wykonującej ruch drgający generowany w układzie elektromagnetycznym 7 przymocowanym do korpusu zespołu dociskowego podającego 9 (fig. 1). W innym rozwiązaniu folia ścierna 2 może być oczyszczana z wykorzystaniem rolki adhezyjnej 17 o większej średnicy w stosunku do rolek prowadzących 4, 6, 14, 15 folię ścierną 2, napędzanej poprzez przesuwającą się folię ścierną 2, która na powierzchni zewnętrznej posiada wymienialną folię adhezyjną 18 (fig. 2), której zadaniem jest usuwanie produktów obróbki. Po każdym zabiegu należy wymienić folię adhezyjną na nową. Folia ścierna 2 oczyszczona z produktów obróbki wyprowadzana jest po rolce prowadzącej wewnętrznej 6 przymocowanej do zespołu dociskowego podającego 9 folię ścierną 2 i przemieszczana jest po wewnętrznej rolce prowadzącej 14 przymocowanej do korpusu zespołu dociskowego odbierającego 10 folię ścierną 2, którego istotnym zadaniem jest zapewnienie p rzesuwu foli ściernej 2 z zastosowaniem rolki napędowej 12 i jednoczesne nawijanie na nią zużytej folii ściernej 2. Zespół dociskowy odbierający 10 folię ścierną 2 posiada wewnętrzną rolkę prowadzącą 14, rolkę dociskową 16 dociskaną z siłą Fn, zewnętrzną rolkę prowadzącą 15 zużytą folię ścierną 2 oraz rolkę, napędową 12. Rozwiązanie zapewnia mikrowygładzanie jedną folią ścierną 2 jed

PL 239 806 B1 nocześnie w dwóch strefach, dzięki zastosowaniu dwóch zespołów dociskowych. Rolki 4, 6, 11, 12, 14, 15, 17 przymocowane są zespołami mocującymi 5 do odpowiednich korpusów zespołów dociskowych - zespołu dociskowego podającego 9 folię ścierną 2 oraz zespołu dociskowego odbierającego 10 folię ścierną 2. Ponadto do korpusu zespołu dociskowego podającego 9 przymocowany jest układ elektromagnetyczny 7.

Korzystną cechą wynalazku jest zastosowanie dwóch stref mikrowygładzania, co pozwala na stosowanie mniejszych sił docisku oraz ponowne użycie folii ściernej 2 w strefie 20 wtórnej obróbki po jej oczyszczeniu z zastosowaniem przedstawionych układów oczyszczania narzędzia z produktów obróbki oraz z wykruszonych ziaren ściernych, które mogą powodować powstawanie długich, głębokich, pojedynczych rys na powierzchni przedmiotu obrabianego 1.

Przedmiot wynalazku opisano poniżej bardziej szczegółowo w dwóch przykładach wykonania wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Folia ścierna 2 przeznaczona do wygładzania wstępnego, z ziarnami z elektrokorundu szlachetnego osadzanymi w polu elektrostatycznym na powierzchni nośnika, rozwijana z rolki rozwijającej 11 nową folię ścierną 2 zamocowanej do korpusu, zespołu dociskowego podającego 9 folię ścierną 2, przemieszczana po zewnętrznej rolce prowadzącej 4 oraz dociskana przez rolkę dociskową 3 do przedmiotu obrabianego (wałka) 1, tworzy strefę 19 pierwotnej obróbki. Wielkość nominalna ziaren ściernych to 30 μm. Folia ścierna 2 przemieszcza się z prędkością Vf wynoszącą 160 mm/min po zewnętrznych rolkach prowadzących 4, 15. Rolki dociskowe 3, 16 dociskają folię ścierną 2 do przedmiotu obrabianego 1 o średnicy 30 mm. Przedmiot obrabiany 1 przemieszcza się z prędkością Vw wynoszącą 35 m/min. Folia ścierna 2 dociskana jest do przedmiotu obrab ianego 1 rolkami dociskowymi 3, 16 o ściernicy 30 mm, wykonanymi z elastomeru o twardości 5 0 ShA rolka dociskowa 3 oraz 30 ShA rolka dociskowa 16, z siłą 50 N każdą z nich. Siły działają wzdłuż jednej prostej i są przeciwnie skierowane. Większa podatność rolki dociskowej 16 zapewnia szerszą strefę obróbki. Obróbkę realizuje się przeciwbieżnie w dwóch strefach obróbki 19, 20. Folia ścierna 2 po wyprowadzeniu ze strefy 19 pierwotnej obróbki, pomiędzy rolką dociskową 3, a wewnętrzną rolką prowadzącą 6, oczyszczana jest z produktów, obróbki oraz z wykruszonych ziaren ściernych za pomocą rolki czyszczącej 13 o rowkowanej powierzchni, napędzanej przez przesuwającą się folię ścierną 2 oraz wprawionej w ruch drgający generowany w układzie elektromagnetycznym 7. Następnie folia ścierna 2 oczyszczona z produktów obróbki w przestrzeni między ziarnami, prowadzona jest po wewnętrznych rolkach prowadzących 6, 14, po czym następuje proces mikrowygładzania w strefie 20 wtórnej obróbki, po czym folia ścierna 2 jest wyprowadzana przy użyciu rolki napędzającej 12 zespołu dociskowego odbierającego 10, która magazynuje zużytą folię ścierną 2. Zespoły dociskowe 9, 10 ustawiane są przed procesem mikrowygładzania, a ich położenie determinuje średnica przedmiotu obrabianego 1.

P r z y k ł a d 2

Folia ścierna 2 zastosowana do mikrowygładzania, z ziarnami z diamentu syntetycznego osadzanymi w polu grawitacyjnym na powierzchni nośnika, rozwijana z rolki rozwijającej 11 nową folię ścierną 2 zamocowanej do korpusu zespołu dociskowego podającego 9, przemieszczana po zewnętrznej rolce prowadzącej 4 oraz dociskana przez rolkę dociskową 3 do przedmiotu obrabianego 1, tworzy strefę 19 pierwotnej obróbki. Wielkość nominalna ziaren ściernych to 0,5 μm. Folia ścierna 2 przemieszcza się z prędkością Vf wynoszącą 110 mm/min po zewnętrznych rolkach prowadzących 4, 15. Rolki dociskowe 3, 16 dociskają folię ścierną 2 do przedmiotu obrabianego 1 o średnicy 50 mm. Przedmiot obrabiany 1 przemieszcza się z prędkością 40 m/min. Folia ścierna 2 dociskana jest do przedmiotu obrabianego 1 rolkami dociskowymi 3, 16 o ściernicy wynoszącej odpowiednio 30 mm oraz 40 mm, wykonanymi z elastomeru o twardości 30 ShA rolka z siłą 40 N każdą z nich. Siły działają wzdłuż jednej prostej i są przeciwnie skierowane. Większa średnica rolki dociskowej 16 zapewnia szerszą strefę obróbki. Obróbkę realizuje się przeciwbieżnie w dwóch strefach obróbki 19, 20. Folia ścierna 2 po wyprowadzeniu ze strefy 19 pierwotnej obróbki, pomiędzy rolką dociskową 8, a wewnętrzną rolką prowadzącą 6 oczyszczana jest z produktów obróbki oraz z wykruszonych ziaren ściernych za pomocą rolki adhezyjnej 17 o średnicy 30 mm, której powierzchnia zewnętrzna pokryta jest wymienialną folią adhezyjną 18. Rolka adhezyjna 17 napędzana jest przez przesuwającą się folię ścierną 2. Rolka adhezyjna 17 ma większą średnicę w stosunku do rolek prowadzących 4, 6, 14, 15 folię ścierną 2. Następnie folia ścierna 2 oczyszczona z produktów obróbki w przestrzeni między ziarnami, prowadzona jest po wewnętrznych rolkach prowadzących 6, 14, po czym następuje proces mi-

Claims (5)

PL 239 806 B1 krowygładzania w strefie 20 wtórnej obróbki, a następnie folia ścierna 2 jest wyprowadzana dzięki rolce napędzającej 12 zespołu dociskowego odbierającego 10, która magazynuje zużytą folię ścierną 2. Zespoły dociskowe 9, 10 ustawiane są przed procesem mikrowygładzania, a ich położenie determinuje średnica przedmiotu obrabianego 1. Spis oznaczeń

1. Układ do mikrowygładzania przedmiotów obrotowych folią ścierną posiadający zespół dociskowy realizujący sprężysty docisk przemieszczającej się folii ściernej do przedmiotu obrabianego, obejmujący korpus zespołu dociskowego, mechanizmy mocowania rolek do korpusu zespołu dociskowego, rolkę rozwijającą nową folię ścierną, rolkę, napędzającą i zwijającą zużytą folię ścierną, rolki prowadzące folię ścierną, rolkę dociskową wraz z mechanizmem docisku oraz folię ścierną znamienny tym, że obejmuje dwa zespoły dociskowe - zespół, dociskowy podający (9) folię ścierną (2), zawierający rolkę rozwijającą (11) nową folię ścierną (2) oraz zespół dociskowy odbierający (10) folię ścierną (2), zawierający rolkę napędową (12) zwijającą zużytą folię ścierną (2) - zapewniające jednoczesną obróbkę przedmiotu obrabianego (1) w dwóch strefach obróbki - w strefie (19) pierwotnej obróbki nową folią (2) oraz w strefie (20) wtórnej obróbki folią użytą wcześniej w strefie (19) pierwotnej obróbki.

1 - przedmiot obrabiany (wałek),

2. Układ według, zastrz. 1 , znamienny tym, że dwie strefy obróbki - strefa (19) pierwotnej obróbki oraz strefa (20) wtórnej obróbki - położone są symetrycznie względem osi poziomej obrabianego przedmiotu (1) oraz że w dwóch strefach obróbki - w strefie (19) obróbki oraz w strefie (20) wtórnej obróbki - ruch folii względem przedmiotu obrabianego (1) jest przeciwbieżny.

2 - folia ścierna,

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół dociskowy odbierający (10) folię ścierną (2) posiada rolkę dociskową (16), korzystnie o większej średnicy i/lub podatności w kierunku powierzchni obrabianej przedmiotu obrabianego (1), niż rolka dociskowa (3) zespołu dociskowego podającego (9) folię ścierną (2).

PL 239 806 B1

3 - rolka dociskowa realizująca docisk folii ściernej,

4. Układ według zastrz, 1 znamienny tym, że w zespole dociskowym podającym (9) folię ścierną (2), pomiędzy rolką dociskową (8) a rolką prowadzącą (6) folię ścierną (2), znajduje się mechanizm oczyszczania powierzchni folii ściernej (2) z produktów obróbki oraz wykruszonych ziaren ściernych, zawierający rolkę czyszczącą (13) o rowkowanej powierzchni, napędzaną przez przesuwającą się folię ścierną (2) oraz wprowadzaną w ruch drgający generowany w układzie elektromagnetycznym (7).

4 - zewnętrzna rolka prowadząca folię ścierną,

5 - mechanizm mocowania rolek do korpusu zespołu dociskowego,

6 - wewnętrzna rolka prowadząca folię ścierną,

7 - układ elektromagnetyczny przymocowany do korpusu zespołu dociskowego podającego,

8 - mechanizm docisku rolki dociskowej,

9 - zespół dociskowy podający folię ścierną do stref obróbki i posiadający mechanizm oczyszczania folii z produktów obróbki,

10 - zespół dociskowy odbierający folię ścierną ze stref obróbki,

11 - rolka rozwijająca nową folię ścierną,

12 - rolka napędowa zwijająca zużytą folię ścierną,

13 - rolka czyszcząca o rowkowanej powierzchni wprawiona w ruch drgający w celu oczyszczania folii z produktów obróbki,

14 - wewnętrzna rolka prowadząca folię ścierną,

15 - zewnętrzna rolka prowadząca folię ścierną,

16 - rolka dociskowa realizująca docisk folii ściernej w zespole dociskowym,

17 - rolka adhezyjna posiadająca na powierzchni zewnętrznej wymienialną folię adhezyjną,

18 - folia adhezyjna,

19 - strefa pierwotnej obróbki nową folią,

20 - strefa wtórnej obróbki folią użytą wcześniej w strefie pierwotnej obróbki.

Zastrzeżenia patentowe

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w zespole dociskowym podającym (9) folię ścierną (2), pomiędzy rolką dociskową (8) a rolką prowadzącą (6) folię ścierną (2), znajduje się mechanizm oczyszczania powierzchni folii ściernej (2) z produktów obróbki oraz wykruszonych ziaren ściernych zawierający napędzaną przez przesuwającą się folię ścierną (2) rolkę adhezyjną (17) z folią adhezyjną na powierzchni zewnętrznej, która jest wymieniana korzystnie po zakończonym procesie wygładzania, dodatkowo rolka adhezyjna ma większą średnicę w stosunku do rolek prowadzących folię ścierną.