RU2177400C1

RU2177400C1 - Device for micro-feeding workpieces in grinding

Info

Publication number: RU2177400C1
Application number: RU2000117185A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; Ю.В. Псигин; А.И. Армер; О.А. Власов
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering, instrument engineering, devices for accurate feeding the workpieces in grinding. SUBSTANCE: device contains base, heating member and enclosure for protecting the device. Device for fixing the workpiece is mounted on the heating member which is made of housing rigidly secured to the base. Heating and cooling systems of the heating member are presented by thermoelectric heater which heat the housing and by fluid flow which cool it. EFFECT: enhanced quality of the workpiece surface to be grounded due to providing uniform high- accuracy motion of the workpiece by means of the heating member. 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 larger 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 приходится перемещать инерционные, обладающие большой массой узлы шлифовального станка (например, шлифовальную бабку), на что расходуется большое количество энергии, а движение имеет скачкообразный характер. 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 is 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 monotonically varying in size corresponding to the depth of the spindle, the ball of the smallest diameter being opposite the ball of the largest diameter (A.S. USSR 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 устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, подвижную верхнюю плиту, несущую приспособление для закрепления заготовки, тепловой элемент, соединенный с системой нагрева и охлаждения и установленный с возможностью взаимодействия с узлом перемещения верхней плиты, выполненным в виде закрепленных соответственно на основании и верхней плите двух пар оппозитно расположенных клиньев и размещенных между клиньями каждой пары шариков, через планки контактирующих с противоположными концами теплового элемента, кожух для ограждения устройства (патент РФ N 2092296, B 24 B 47/20, 1992), выбранное за прототип. The closest in technical essence to the claimed invention is a device for microfeed workpieces during grinding, containing a base, a movable top plate, a supporting device for securing the workpiece, a thermal element connected to a heating and cooling system and installed with the possibility of interaction with the moving unit of the top plate made in the form of two pairs of opposed wedges fixed respectively on the base and upper plate and placed between the wedges of each pair of balls, through the strips in contact with the opposite ends of the thermal element, a casing for enclosing the device (RF patent N 2092296, 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 не обеспечивает в ряде случаев требуемую точность микроподачи заготовки из-за недостаточно высокой жесткости устройства и наличия цилиндрических направляющих, выполненных с зазором. В дополнение к этому клинья из-за трения, возникающего при контакте с шариками, во-первых, изнашиваются, а во-вторых, вносят дополнительную погрешность, ухудшающую качество обработки. For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype, the known device does not in some cases provide the required accuracy of the microfeed of the workpiece due to insufficient rigidity of the device and the presence of cylindrical guides made with a gap. In addition to this, the wedges, due to the friction caused by contact with the balls, 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 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 components of the machine are stationary, and the workpiece is fed only by means of a microfeed device.

Технический результат - повышение качества обработанных поверхностей заготовок за счет обеспечения равномерного высокоточного перемещения заготовки тепловым элементом на заключительных этапах цикла шлифования или на всех этапах цикла операции окончательного 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 the heat element at the final stages of the grinding cycle or at all stages of the cycle of the final grinding operation.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что, как и в известном устройстве для микроподачи заготовки, содержится основание, тепловой элемент, приспособление для закрепления заготовки, система нагрева и охлаждения теплового элемента, кожух для ограждения устройства. Отличие состоит в том, что тепловой элемент выполнен в виде жестко закрепленного на основании корпуса, на котором установлено приспособление для закрепления заготовки, а система нагрева и охлаждения теплового элемента выполнена из условия нагрева корпуса теплоэлектронагревателем, а охлаждения - потоком жидкости. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that, as in the known device for microfeed workpiece contains a base, a thermal element, a device for securing the workpiece, a heating and cooling system for a thermal element, a casing for enclosing the device. The difference is that the thermal element is made in the form of a rigidly fixed on the base of the housing on which the device for fixing the workpiece is installed, and the heating and cooling system of the thermal element is made from the condition of heating the housing by a heat electric heater, and cooling - by a fluid flow.

Приведенный 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 заявляемого изобретения. The analysis of the prior art cited by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and 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, позволило 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 заявляемого изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства. Результаты поиска показали, что заявляемое 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. 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 follow 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.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении их вида. The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship or a change in their type.

Следовательно, заявляемое 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 тепловой элемент 2 с установленным на нем приспособлением 3 для закрепления заготовки. На тепловой элемент 2 через слюду 4 намотана спираль (теплоэлектронагреватель (ТЭН)) 5, прижатая четырьмя планками 6, на которую по проводам 7 и 8, изолированным прокладками 9 и 10, подается напряжение. Кожух 11 предохраняет тепловой элемент 2 и спираль 5 от попадания СОЖ. В основании 1 выполнены радиальные и осевые отверстия для подвода и слива СОЖ, а на основании закреплена сливная емкость 12. Кожух с внутренней стороны оснащен теплоизоляционной прокладкой 13. Зазор между кожухом 11 и основанием закрыт резиновой лентой 14. The device comprises a base 1 and a thermal element 2 with a device 3 mounted thereon for securing the workpiece. A spiral (a heat electric heater (TEN)) 5 is wound onto a thermal element 2 through mica 4, pressed by four strips 6, to which voltage is applied via wires 7 and 8, insulated by gaskets 9 and 10. The casing 11 protects the thermal element 2 and the spiral 5 from coolant. Radial and axial holes are made in the base 1 for supplying and draining coolant, and a drain tank 12 is fixed on the base. The casing is equipped with a heat-insulating gasket 13 on the inside. The gap between the casing 11 and the base is closed with rubber band 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Заготовку закрепляют в приспособлении 3, установленном на тепловом элементе 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 спираль (ТЭН) 5, намотанную на тепловой элемент 2, по проводам 7 и 8 подается напряжение; при этом тепловой элемент, нагреваясь, удлиняется и перемещает приспособление с заготовкой в направлении подачи. При этом обеспечивается плавное, без каких-либо скачков, перемещение (подача) шлифуемой заготовки. По достижении определенного размера напряжение со спирали (ТЭНа) 5 снимается и в пространство между сливной емкостью 12 и внутренней поверхностью теплового элемента через отверстие А в основании подается нужный для реализации ускоренного выхаживания поток (с определенным расходом) СОЖ, которая поступает в сливную емкость 12 и вытекает из нее через отверстие Б в основании. Тепловой элемент при этом охлаждается и, укорачиваясь, постепенно уменьшает натяг технологической системы, обеспечивая при этом ускоренно заданное качество обработанной поверхности заготовки. По достижении заданного (чертежного) размера шлифование прекращают, расход жидкости, подаваемой в устройство, резко увеличивают, тепловой элемент быстро охлаждается и возвращается в исходное состояние. После этого подачу СОЖ через отверстие А прекращают, жидкость, оставшаяся между сливной емкостью и внутренней поверхностью теплового элемента, вытекает через отверстие А, и устройство готово к обработке следующей заготовки. The operation of the device is as follows. The workpiece is fixed in the fixture 3 mounted on the thermal element 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 a spiral (TEN) 5 wound around the thermal element 2 is supplied with voltage through wires 7 and 8; while the thermal element is heated, lengthens and moves the device with the workpiece in the feed direction. This ensures a smooth, without any jumps, movement (feed) of the grinding workpiece. Upon reaching a certain size, the voltage from the spiral (TENA) 5 is removed and the coolant stream (with a certain flow rate) of coolant necessary for realizing accelerated nursing is supplied to the space between the drainage tank 12 and the inner surface of the heat element, which enters the drainage tank 12 and flows from it through hole B at the base. At the same time, the thermal element cools and, while shortening, gradually reduces the tightness of the technological system, while ensuring an accelerated set quality of the processed surface of the workpiece. Upon reaching a predetermined (drawing) size, grinding is stopped, the flow rate of the liquid supplied to the device is sharply increased, the thermal element is rapidly cooled and returned to its original state. After this, the supply of coolant through the hole A is stopped, the liquid remaining between the drain tank and the inner surface of the thermal element flows through the hole A, and the device is ready to process the next workpiece.

На втором и последующих этапах цикла шлифования обеспечивается плавное, без каких-либо скачков, перемещение заготовки вследствие тепловых деформаций корпуса устройства (его растяжения (удлинения) или сжатия). Тем самым создаются условия для бездефектного шлифования с ускоренным выхаживанием, т. е. с повышенной производительностью. At the second and subsequent stages of the grinding cycle, the workpiece moves smoothly, without any jumps, due to thermal deformations of the device body (its tension (elongation) or compression). This creates the conditions for defect-free grinding with accelerated nursing, that is, with increased productivity.

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 thermal element, a device for securing the workpiece, a heating and cooling system for the thermal element, a casing for enclosing the device, characterized in that the thermal element is made in the form of a rigidly fixed base on which the device for fixing the workpiece, while the heating and cooling system of the thermal element is made from the condition of heating the casing by a heat electric heater, and cooling by a fluid stream.