RU2167043C1

RU2167043C1 - Device for micro-feeding of workpiece in grinding

Info

Publication number: RU2167043C1
Application number: RU99126030A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; Ю.В. Псигин; А.И. Армер; О.А. Власов
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device has base and upper plate mounted parallel to it and provided with device for fixing a workpiece. A heat member is rigidly connected to the base and upper plate. The heat member is a reservoir filled up with a fluid, stabilizing heat member temperature and fixing the upper plate. On power supply the fluid being heated extends the housing and moves the plate. At 100 C heat expansion of the housing stops and sparking-out becomes possible. The micro-feeding is provided with one heat member. EFFECT: enhanced quality and capability. 2 dwg

Description

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

Известен механизм точной подачи, состоящий из силового элемента, взаимодействующего с ползуном и основанием и выполненного из биметаллической полосы дугообразной формы, слой материала которой на вогнутой поверхности имеет больший коэффициент линейного расширения, чем на выпуклой (см. а.с. СССР N 764960, B 24 B 47/20, 1980). There is a known exact feeding mechanism consisting of a force element interacting with a slider and a base and made of an arc-shaped bimetallic strip, the material layer of which on a concave surface has a greater coefficient of linear expansion than on a convex one (see A.S. USSR N 764960, B 24 B 47/20, 1980).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного механизма, относится то, что в известном механизме перемещать приходится инерционные, обладающие большой массой узлы шлифовального станка (например, шлифовальную бабку), на что расходуется большое количество энергии, а движение становится скачкообразным. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known mechanism include the fact that in the known mechanism it is necessary to move the inertial, mass-bearing components of the grinding machine (for example, the grinding head), which consumes a large amount of energy, and the movement becomes spasmodic.

Известен механизм врезной микроподачи, 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 (а.с. СССР N 1184651, B 24 B 47/20, 1985). A known mortise micro-feed mechanism 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 monotonously varying in size corresponding to the depth of the spindle, the ball of the smallest diameter being opposite the ball of the largest diameter (USSR AS N 1184651, B 24 B 47/20, 1985).

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.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее неподвижную нижнюю и подвижную верхнюю плиты с закрепленными на них нагревательными элементами, установленные с возможностью контакта с подвижной пластиной, расположенной между плитами и шарнирно связанной с каждой из них, смонтированные на верхней и нижней плитах два механизма фиксации в виде подпружиненных в сторону нагревательных элементов и установленных с возможностью постоянного контакта с пластиной и плитами клиньев со стержнями, являющимися сердечниками электромагнитов (см. а. с. СССР N 1773703, B 24 B 47/20, 1992), выбранное за прототип. Closest to the technical nature of the claimed invention is a device selected for prototype micro-feeding of workpieces during grinding, comprising a fixed lower and a movable upper plate with heating elements fixed to them, installed with the possibility of contact with a movable plate located between the plates and pivotally connected to each of them, two fixing mechanisms mounted on the upper and lower plates in the form of heating elements spring-loaded towards the side and installed with the possibility of constant contact with the plate and the plates of the wedges with the rods, which are the cores of the electromagnets (see and. S. USSR N 1773703, B 24 B 47/20, 1992), selected for the prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство обладает недостаточной в ряде случаев точностью микроподачи заготовки из-за недостаточно высокой жесткости устройства и наличия рычажно-шарнирных соединений. Кроме того, 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. В дополнение к этому, механизмы фиксации, из-за трения, возникающего при контакте клиньев с пластиной и плитами, во-первых, изнашиваются, а во-вторых, вносят дополнительную погрешность, ухудшающую качество обработки. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype include the fact that the known device has insufficient accuracy in some cases of micro-feeding the workpiece due to insufficient rigidity of the device and the presence of lever-articulated joints. In addition, this drawback 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 to this, the fixing mechanisms, due to the friction that occurs when the wedges come in contact with the plate and plates, firstly wear out, and secondly, they introduce an additional error that worsens the quality of processing.

Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство для микроподачи заготовок используется только на заключительном этапе цикла шлифования. На этом этапе рабочего цикла тяжелые инерционные узлы станка неподвижны, а врезная подача заготовки осуществляется только посредством устройства для микроподачи. The invention consists in the following. A device for microfeed workpieces is used only at the final stage of the grinding cycle. At this stage of the working cycle, the heavy inertial nodes of the machine are stationary, and the mortise feed of the workpiece is carried out only by means of a microfeed device.

Технический результат - повышение качества обработанных поверхностей заготовок за счет обеспечения равномерного высокоточного перемещения заготовки единственным тепловым элементом, который жестко связан с верхней плитой и основанием устройства, на заключительных этапах цикла шлифования или на всех этапах цикла операции окончательного, тонкого шлифования. The technical result is to improve the quality of the machined surfaces of the workpieces by ensuring uniform high-precision movement of the workpiece by a single thermal element that is rigidly connected to the top plate and the base of the device, at the final stages of the grinding cycle or at all stages of the cycle of the operation of final, fine grinding.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для микроподачи заготовки, содержащем основание, установленную параллельно ему верхнюю плиту, несущую приспособление для закрепления заготовки, тепловой элемент, включающий корпус и расположенный между основанием и верхней плитой, имеющей возможность фиксации, и системы нагрева и охлаждения теплового элемента, корпус последнего жестко связан с основанием и верхней плитой и выполнен в виде соединенной с системой охлаждения емкости, заполненной жидкостью для стабилизации температуры теплового элемента и фиксации верхней плиты. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device for microfeed workpiece containing a base mounted parallel to it, the upper plate, the supporting device for securing the workpiece, a thermal element including a housing and located between the base and the upper plate with the possibility of fixation, and heating and cooling systems of the thermal element, the housing of the latter is rigidly connected to the base and the top plate and is made in the form of a capacitance tee filled with liquid to stabilize the temperature of the thermal element and fix the top plate.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- addition of a known product by any known part (s) attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;
- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part (element) of the product with the simultaneous exclusion of its function and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of mass, dimensions, material consumption, increased reliability, etc.);
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;
- the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- creating a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида, имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in the relationship, or a change in its type, we mean the case when the fact of the influence of each of these signs on the technical result is known, and new values of these signs or their relationship could be obtained based on known dependencies, patterns.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертежах представлено:
на фиг. 1 изображен разрез устройства;
на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1.The drawings show:
in FIG. 1 shows a section of a device;
in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result are as follows.

Устройство содержит основание 1 и верхнюю плиту 2 с установленным на ней приспособлением 3 для закрепления заготовки и жестко соединенную через теплоизоляционную прокладку 4 винтами 5 с тепловым элементом, закрепленным винтами 6 на основании 1 и представляющим собой полый корпус 7 с электронагревателем 8, закрепленным через втулку 9 и шайбу 10 в стенке рубашки 11, которая крепится к корпусу 7 через прокладку 12 винтами 13; крышку 14 с сапуном 15, жестко закрепленную на рубашке 11 через прокладку 16 винтами 17 и контактирующую с корпусом 7 через прокладку 18; два штуцера 19 и 20, соединенные с подающим и сливным трубопроводами 21 и 22; изоляционные колпачки 23, предохраняющие контакты электронагревателя 8 от попадания на них жидкости. The device comprises a base 1 and a top plate 2 with a fixture 3 mounted on it and rigidly connected through a heat-insulating gasket 4 with screws 5 to a heat element fixed with screws 6 on the base 1 and representing a hollow body 7 with an electric heater 8 fixed through a sleeve 9 and a washer 10 in the wall of the shirt 11, which is attached to the housing 7 through the gasket 12 with screws 13; a cover 14 with a breather 15, rigidly fixed to the shirt 11 through the gasket 16 with screws 17 and in contact with the housing 7 through the gasket 18; two fittings 19 and 20 connected to the supply and drain pipelines 21 and 22; insulating caps 23 that protect the contacts of the electric heater 8 from the ingress of liquid.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Заготовку закрепляют в приспособлении 3, установленном на верхней плите 2. 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 электронагреватель 8 теплового элемента подается напряжение. Нагреваясь, вода нагревает корпус 7 теплового элемента, который удлиняется и перемещает верхнюю плиту 2 вместе с заготовкой. The operation of the device is as follows. The workpiece is fixed in the tool 3 mounted on the top plate 2. Turn on the machine and make preliminary flat grinding of the workpiece. At the same time, the mortise feed mechanism of the machine works. At this stage of the grinding cycle, the main part of the stock is removed from the workpiece. At the end of the first stage of the grinding cycle, the mortise feed mechanism of the machine is turned off and voltage is applied to the electric heater 8 of the thermal element. Heated, the water heats the housing 7 of the thermal element, which is extended and moves the upper plate 2 together with the workpiece.

Таким образом, реализуется микроподача заготовки. Жестко закрепленный между основанием 1 и верхней плитой 2 корпус 7 теплового элемента обеспечивает достаточно точное перемещение верхней плиты 2 вместе с заготовкой. По достижении температуры воды 100^oC она начинает кипеть, не давая корпусу 7 продолжать нагреваться, через сапун 15 выходит образующийся пар. Тепловое расширение корпуса 7 прекращается и появляется возможность осуществить выхаживание. По достижении заданного размера и качества поверхности заготовки напряжение с электронагревателя 8 снимается и в пространство между рубашкой 11 и корпусом 7 теплового элемента через штуцер 19 подается поток охлаждающей жидкости, которая выходит через штуцер 20. Корпус теплового элемента при этом охлаждается и, укорачиваясь, возвращает верхнюю плиту 2 в исходное положение. Затем подача жидкости через штуцер 19 прекращается, подающий трубопровод 21 перекрывается и устройство с заполненным новой порцией жидкости пространством между рубашкой и корпусом теплового элемента готово к обработке следующей заготовки.Thus, micro-feeding of the workpiece is realized. Rigidly fixed between the base 1 and the upper plate 2, the housing 7 of the thermal element provides a fairly accurate movement of the upper plate 2 together with the workpiece. Upon reaching a water temperature of 100 ^o C, it begins to boil, not allowing the housing 7 to continue to heat, through the breather 15, the generated steam is released. The thermal expansion of the housing 7 is stopped and there is the possibility of nursing. Upon reaching the specified size and surface quality of the workpiece, the voltage is removed from the electric heater 8 and a flow of coolant is supplied through the nozzle 19 to the space between the jacket 11 and the housing 7 of the thermal element, which exits through the nozzle 20. The housing of the thermal element is then cooled and, shortening, returns the upper plate 2 to its original position. Then, the fluid supply through the fitting 19 is stopped, the supply pipe 21 is closed and the device with the space filled with a new portion of fluid between the jacket and the housing of the thermal element is ready to process the next workpiece.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно на предприятиях машиностроения и приборостроения при окончательной обработке заготовок шлифованием;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического, результата.Thus, the above information indicates that when using the inventive device the following set of conditions:
- the tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely in engineering and instrument-making enterprises in the final processing of workpieces by grinding;
- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A device for microfeed workpieces during grinding, containing a base, a top plate mounted parallel to it, a supporting device for securing the workpiece, a thermal element including a housing located between the base and the top plate with the possibility of fixation, and a heating and cooling system for a thermal element, characterized in that the case of the thermal element is rigidly connected with the base and the top plate and is made in the form of a tank connected to the cooling system filled with liquid to stabilize the temperature urs thermal element and fixing the top plate.