RU2092298C1

RU2092298C1 - Device for fine feed of workpieces at grinding

Info

Publication number: RU2092298C1
Application number: RU95109317A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; Ю.В. Псигин
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1997-10-10
Also published as: RU95109317A

Abstract

FIELD: mechanical engineering and instrumentation engineering for effective finishing of workpieces by grinding. SUBSTANCE: device has a base made in the form of a fixed plate with a wedge and bracket rigidly secured on it. The upper plate is positioned in parallel with the base and carries a workpiece chuck. The heating element is connected to the heating and cooling system. The device uses a wedge located between the base and the upper plate and engaged with them through bodies of revolution in the form of balls enclosed in a cage. The upper plate moves of guides, the lower of which is secured on the base, and the upper one - on the upper plate. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для точной подачи заготовки при обработке резанием и может быть использовано на предприятиях машиностроения и приборостроения для эффективной окончательной обработки шлифованием заготовок. The invention relates to a device for the accurate supply of a workpiece during machining and can be used at engineering and instrumentation enterprises for efficient final processing by grinding workpieces.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении высокой точности линейных и угловых размеров и малой шероховатости поверхности шлифованных деталей. The invention is aimed at solving the problem of ensuring high accuracy of linear and angular dimensions and low surface roughness of polished parts.

Известен механизм врезной микроподачи [1] содержащий корпус, в отверстии которого расположена с возможностью поворота гильза, несущая шлифовальный шпиндель и установленная в корпусе на двух радиально-упорных подшипниках, имеющих общий сепаратор, выполненный в виде втулки. При этом тела качения подшипников выполнены в виде шариков, монотонно изменяющихся в размере, соответствующем глубине врезания шпинделя, причем шарик наименьшего диаметра расположен оппозитно шарику наибольшего диаметра. A known mortise micro-feed mechanism [1] comprising a housing, in the opening of which a sleeve is rotatably supported by a grinding spindle and installed in the housing on two angular contact bearings having a common cage made in the form of a sleeve. In this case, the rolling bodies of the bearings are made in the form of balls monotonically varying in size corresponding to the depth of incision of the spindle, the ball of the smallest diameter being opposite the ball of the largest diameter.

Недостатком описанного аналога является то, что точность микроподачи находится в прямой зависимости от точности изготовления и подбора шариков, диапазон размеров которых весьма широк. The disadvantage of the described analogue is that the accuracy of the micro-feed is directly dependent on the accuracy of the manufacture and selection of balls, the size range of which is very wide.

Известно также устройство для точной подачи шлифовального круга [2] содержащее систему нагрева и охлаждения теплового элемента, биметаллический тепловой элемент, взаимодействующий с подвижным и неподвижным узлами станка и выполненный в виде плоской двухслойной шайбы, установленной торцами между подвижным и неподвижным узлами. It is also known a device for accurately feeding the grinding wheel [2] containing a heating and cooling system for a thermal element, a bimetallic thermal element interacting with the movable and fixed components of the machine and made in the form of a flat two-layer washer mounted by the ends between the mobile and fixed units.

Недостатком этого аналога можно считать то, что микроподача осуществляется с помощью динамически неустойчивой части большой массы технологической системы (шпиндельной бабки с вращающимся шлифовальным кругом), поэтому точность и равномерность подачи относительно невысоки, а на перемещение бабки затрачивается большое количество энергии из-за значительной ее массы. The disadvantage of this analogue can be considered that the microfeed is carried out using the dynamically unstable part of the large mass of the technological system (spindle head with a rotating grinding wheel), therefore, the accuracy and uniformity of the feed are relatively low, and a large amount of energy is spent on moving the headstock due to its significant mass .

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для микроподачи заготовок при шлифовании [3] содержащее основание, выполненное в виде шарнирно связанных подвижной пластины и нижней неподвижной плиты, образующих между собой угол, верхнюю плиту с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовки, шарнирно связанную с подвижной в угловом направлении пластиной основания, два тепловых элемента, смонтированных на нижней неподвижной и на верхней подвижной плитах на противоположных концах устройства с возможностью контакта с подвижной пластиной основания. Closest to the technical nature of the claimed invention is a device selected for prototype micro-feeding the workpieces during grinding [3] containing a base made in the form of articulated movable plates and a lower fixed plate, forming an angle between themselves, an upper plate with a fixture mounted on it fixing the workpiece pivotally connected to the base plate movable in an angular direction, two thermal elements mounted on the lower fixed and on the upper movable plate at the opposite ends of the device with the possibility of contact with the movable base plate.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки. The prototype and the claimed invention have the following similar essential features.

Оба устройства предназначены для осуществления микроподачи заготовок при шлифовании и содержат основание, верхнюю плиту с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовки, тепловой элемент, кожух для ограждения устройства, пружины для возврата устройства в исходное положение и выборки люфтов и систему нагрева и охлаждения. Both devices are designed for microfeed workpieces during grinding and contain a base, a top plate with a fixture installed on it to secure the workpiece, a thermal element, a casing for enclosing the device, springs for returning the device to its original position and selecting backlash and a heating and cooling system.

Недостатком прототипа является недостаточная в ряде случаев точность микроподачи заготовки. The disadvantage of the prototype is insufficient in some cases, the accuracy of the microfeed workpiece.

Указанный недостаток обусловлен тем, что прототип имеет два независимых тепловых элемента, которые в силу присущих каждому из них индивидуальных особенностей, не в состоянии обеспечить высокоточное плоскопараллельное перемещение заготовки в процессе обработки. Кроме того вертикальное расположение тепловых элементов и наличие шарнирных соединений снижает жесткость устройства, что также ведет к снижению точности обработанных деталей. This disadvantage is due to the fact that the prototype has two independent thermal elements, which, due to their individual characteristics, are not able to provide high-precision plane-parallel movement of the workpiece during processing. In addition, the vertical arrangement of thermal elements and the presence of articulated joints reduces the rigidity of the device, which also leads to a decrease in the accuracy of the machined parts.

Цель изобретения устранение описанных недостатков и повышение точности устройства для микроподачи заготовок при шлифовании, а тем самым и улучшение качества обработанных деталей. The purpose of the invention is the elimination of the described disadvantages and improving the accuracy of the device for microfeed workpieces during grinding, and thereby improving the quality of the machined parts.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение "Устройство для микроподачи заготовок при шлифовании" содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной, связанной с целью изобретения, задачи:
основание, выполненное в виде неподвижной плиты с жестко закрепленными на ней клином и кронштейном; верхняя плита, расположенная параллельно основанию, с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовки; тепловой элемент; кожух для ограждения устройства; пружины для возврата всех механизмов в исходное положение и выборки люфтов, система нагрева и охлаждения теплового элемента;
клин, расположенный между основанием и верхней плитой и контактирующий с ними через тела вращения в виде шариков, заключенных в сепаратор; направляющие, нижняя из которых жестко закреплена на основании, а верхняя на верхней плите.To achieve this goal, the claimed invention "Device for microfeed workpieces during grinding" contains the following general, expressed by certain concepts, essential features, the totality of which is aimed at solving only one problem related to the purpose of the invention:
a base made in the form of a fixed plate with a wedge and bracket rigidly fixed to it; a top plate parallel to the base with a fixture mounted on it to secure the workpiece; thermal element; a casing for enclosing the device; springs to return all mechanisms to their original position and select backlash, heating and cooling system of the thermal element;
a wedge located between the base and the top plate and in contact with them through bodies of revolution in the form of balls enclosed in a separator; guides, the lower of which is rigidly fixed to the base, and the upper on the upper plate.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки. Между основанием и верхней плитой установлен подвижный клин, нижней плоской своей поверхностью контактирующий через тела вращения в виде шариков, заключенных в сепаратор, с клином, закрепленным на основании, а верхней плоской поверхностью с верхней плитой. Кроме того, тепловой элемент, жестко закрепленный одним концом на основании, расположен горизонтально и другим своим концом упирается в клин, осуществляя при нагреве его горизонтальное перемещение, вызывающее вертикальное перемещение верхней плиты относительно основания по цилиндрическим направляющим. In relation to the prototype of the claimed invention has the following distinctive features. A movable wedge is installed between the base and the top plate, its lower flat surface contacting through the bodies of revolution in the form of balls enclosed in a separator with a wedge fixed to the base, and the upper flat surface with the upper plate. In addition, the thermal element, rigidly fixed at one end to the base, is horizontal and the other end rests against the wedge, while heating it moves horizontally, causing a vertical movement of the top plate relative to the base along the cylindrical guides.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь. Наличие одного горизонтально расположенного теплового элемента (вместо двух вертикальных) и клинового механизма, исключение шарнирных соединений уменьшает высоту устройства, повышает его жесткость и обеспечивает повышение точности микроперемещения верхней плиты. Between the distinguishing features and the purpose of the invention there is the following causal relationship. The presence of one horizontally located thermal element (instead of two vertical ones) and a wedge mechanism, the exclusion of articulated joints reduces the height of the device, increases its rigidity and improves the accuracy of micromotion of the upper plate.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". According to the information available to the authors, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

Совокупность существенных признаков, характеризующих существенность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в машиностроении и приборостроении. The set of essential features characterizing the materiality of the invention, in principle, can be reused in mechanical engineering and instrument making.

На фиг. 1 общий вид устройства (кожух условно снят); на фиг. 2 разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б по фиг. 2. In FIG. 1 general view of the device (casing conditionally removed); in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 a section BB in FIG. 2.

Устройство для микроподачи заготовок при шлифовании содержит: основание, выполненное в виде неподвижной плиты 1 с жестко закрепленными на ней клином 2 и кронштейном 3; верхнюю плиту 4 с установленным на ней приспособлением 5 для закрепления заготовки; тепловой элемент 6, содержащий нагревательную спираль 7 и расположенный горизонтально между кронштейном 3 и клином 8; кожух 9, закрепленный винтами 10 по периметру верхней плиты 4 и касающийся неподвижной плиты 1; две цилиндрические направляющие в виде скалок 11, неподвижно закрепленных в основании 1, и двух втулок 12, жестко связанных с верхней плитой 4; две пружины 13, одним концом закрепленные в скалках 11, а другим в винтах 14, ввернутых в верхнюю плиту 4 и служащих для натяжения пружин 13. Клин 8 контактирует с верхней плитой 4 и клином 2, закрепленным на неподвижной плите 1, через тела вращения в виде шариков 15, закрепленных в сепаратор 16. В кожух 9, напротив отверстия в клине 8 расположен штуцер 17, для подачи СОЖ на тепловой элемент 6. A device for microfeed workpieces during grinding contains: a base made in the form of a fixed plate 1 with a wedge 2 and an arm 3 rigidly fixed to it; the top plate 4 with a fixture 5 mounted on it for securing the workpiece; a thermal element 6 containing a heating coil 7 and located horizontally between the bracket 3 and the wedge 8; a casing 9, fixed with screws 10 around the perimeter of the upper plate 4 and touching the fixed plate 1; two cylindrical guides in the form of rolling pins 11, fixedly mounted in the base 1, and two bushings 12, rigidly connected with the upper plate 4; two springs 13, one end fixed in rolling pins 11, and the other in screws 14, screwed into the upper plate 4 and used to tension the springs 13. The wedge 8 is in contact with the upper plate 4 and the wedge 2, mounted on a fixed plate 1, through the bodies of rotation in in the form of balls 15, mounted in the separator 16. In the casing 9, opposite the hole in the wedge 8 is a fitting 17, for supplying coolant to the thermal element 6.

Устройство работает следующим образом. Заготовку устанавливают и закрепляют в приспособлении 5, установленном на верхней плите 4. Включают станок и производят плоское шлифование заготовки. При этом работает механизм врезной подачи станка. На этом этапе цикла шлифования снимается основная часть припуска в заготовки. По окончании этого этапа цикла шлифования механизм врезной подачи станка отключается и на спирали 7 теплового элемента 6 подается напряжение. За счет температурной деформации тепловой элемент удлиняется и перемещает клин 8 влево (см. фиг. 1), тем самым перемещая верхнюю плиту 4 вверх по направляющим 11 и втулкам 12, производя тем самым микроподачу заготовки. Скорость подачи при прочих равных условиях определяется законом изменения напряжения, подаваемого на спираль 7 теплового элемента 6. По окончании обработки напряжение со спирали теплового элемента снимается и на него через штуцер 17 и отверстие в клине 8 подается СОЖ. Охлаждаясь и уменьшая при этом свою длину, тепловой элемент 6 перемещает клин 8 вправо (см. фиг. 1), а под действием пружин 13 все механизмы устройства возвращаются в исходное положение. The device operates as follows. The workpiece is installed and fixed in the tool 5 mounted on the upper plate 4. Turn on the machine and produce a flat grinding of the workpiece. In this case, the mortise feed mechanism of the machine works. At this stage of the grinding cycle, the main part of the stock is removed. At the end of this stage of the grinding cycle, the mortise feed mechanism of the machine is turned off and voltage is applied to the spiral 7 of the thermal element 6. Due to thermal deformation, the thermal element lengthens and moves the wedge 8 to the left (see Fig. 1), thereby moving the top plate 4 up along the guides 11 and bushings 12, thereby producing a microfeed workpiece. The feed rate, ceteris paribus, is determined by the law of variation of the voltage supplied to the spiral 7 of the thermal element 6. At the end of the processing, the voltage from the spiral of the thermal element is removed and coolant is supplied to it through the fitting 17 and the hole in the wedge 8. Cooling and decreasing its length, the thermal element 6 moves the wedge 8 to the right (see Fig. 1), and under the action of the springs 13 all the mechanisms of the device return to their original position.

Таким образом, преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что плоскопараллельное перемещение заготовки (микроподача) осуществляется одним тепловым элементом, что значительно точнее, чем двумя независимыми тепловыми элементами, и полностью исключены шарнирные соединения, использованные в прототипе. Thus, the advantage of the proposed device is that the plane-parallel movement of the workpiece (microfeed) is carried out by one thermal element, which is much more accurate than two independent thermal elements, and the swivel joints used in the prototype are completely excluded.

Заявляемое устройство по сравнению с прототипом позволит повысить точность микроподачи на 40-50%
Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.The inventive device in comparison with the prototype will improve the accuracy of micro-feed by 40-50%
The claimed solution does not adversely affect the state of the environment.

Claims

A device for microfeed workpieces during grinding, containing a base, a top plate installed parallel to it, a supporting device for securing the workpiece, a thermal element located between the base and the top plate, connected to a heating and cooling system and installed to interact with the top plate moving unit, and such spring return of the upper plate to its original position and the selection of backlash and the casing for enclosing the device, characterized in that the node for moving the upper plate is made in the form e two wedges, the fixed one of which is mounted on the base, and the movable wedge is installed with the possibility of moving relative to the fixed wedge and the upper plate by means of balls placed in the separators, and with the possibility of contact with a thermal element located horizontally and fixed at one end on the base, while the device is equipped with cylindrical guides fixed between the base and the upper plate with the possibility of relative axial movement, between which the upper return springs are placed plates in the starting position.