RU2294823C1

RU2294823C1 - Arrangement for processing small balls out of semiprecious stones

Info

Publication number: RU2294823C1
Application number: RU2005118553/02A
Authority: RU
Inventors: Борис Петрович Борисов (RU); Борис Петрович Борисов; Юрий Федорович Правдин (RU); Юрий Федорович Правдин; Сергей Викторович Цыплаков (RU); Сергей Викторович Цыплаков; Александр Петрович Полх (RU); Александр Петрович Полх
Original assignee: Калининградский государственный технический университет
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2007-03-10

Abstract

FIELD: the invention refers to the field of abrasive processing.

SUBSTANCE: it may be used in jewel industry at manufacturing semi-finished products of a spherical form - small balls out of semiprecious and jobbing stones, for example, out of amber. A profile grinding disk, a unit of circular feeding of small balls and a unit of transporting small balls into a working zone are mounted on the founding. A bunker is envisaged for automatic loading of the small balls into the unit of transporting them into the working zone. The last is fulfilled in the shape of a separator with pockets. The separator is mounted in the body with possibility of independent rotation. The unit of circular feeding of small balls is fulfilled in the shape of two driving rollers having independent one from another rotation and coaxially located along the both sides from the separator.

EFFECT: such construction increases productivity and quality of processing small balls due to continuity of the process and giving the small balls multiaxial rotation.

6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к производству оборудования для ювелирной промышленности, в частности для получения полуфабрикатов, имеющих сферическую форму, и может найти применение при обработке полудрагоценных и поделочных камней, например янтаря.The present invention relates to the production of equipment for the jewelry industry, in particular for the production of semi-finished products having a spherical shape, and may find application in the processing of semiprecious and ornamental stones, such as amber.

Известен станок для обработки шаров из янтаря (Б.П.Борисов, Ю.Ф.Правдин, М.В.Шульжик, С.В.Цыплаков. Станок для обработки шаров из янтаря. «Известия» КГТУ 2004 №5 с 82...86), состоящий из основания, на котором смонтирован корпус с приводным роликом с возможностью качательного движения и шлифовальный круг с внутренним радиусным профилем. На корпусе имеется установочный столик для заготовки. Приводной ролик круговой подачи заготовки выполнен с двумя пассиками, представляющими собой резиновые кольца круглого сечения.Known machine for processing balls of amber (B.P. Borisov, Yu.F. Pravdin, M.V.Shulzhik, S.V. Tsyplakov. Machine for processing balls of amber. "News" KSTU 2004 №5 with 82 .. .86), consisting of a base on which a housing with a drive roller is mounted with the possibility of rocking motion and a grinding wheel with an internal radius profile. On the case there is an installation table for the workpiece. The drive roller of the circular feed of the workpiece is made with two straps, which are rubber o-rings.

Вышеописанный станок имеет ряд недостатков, таких как низкая производительность из-за применения ручного труда и необходимости прерывать процесс после каждого цикла обработки одного шарика для удаления обработанного шарика и установки новой заготовки. Другой недостаток - невысокое качество обработанной поверхности, поскольку на станке реализован принцип «одноосного» шлифования.The above-described machine has several disadvantages, such as low productivity due to the use of manual labor and the need to interrupt the process after each cycle of processing one ball to remove the processed ball and install a new workpiece. Another disadvantage is the low quality of the machined surface, since the principle of “uniaxial” grinding is implemented on the machine.

Изобретение решает задачу повышения производительности и качества обработки за счет непрерывного процесса обработки и исключения ручной установки заготовок, а также сообщения обрабатываемой заготовке дополнительного вращательного движения.The invention solves the problem of increasing productivity and processing quality due to the continuous processing process and eliminating the manual installation of workpieces, as well as communication of the workpiece with additional rotational movement.

Для достижения поставленной задачи известное устройство, содержащее основание, корпус, профильный шлифовальный круг, узел круговой подачи шариков и узел транспортирования шариков в рабочую зону, снабжено бункером для автоматической загрузки шариков в узел транспортирования в рабочую зону, выполненный в виде сепаратора с карманами, смонтированного в корпусе с возможностью независимого вращения, при этом узел круговой подачи шариков выполнен в виде двух соосно расположенных по обе стороны от сепаратора приводных роликов, установленных с возможностью независимого друг от друга вращения.To achieve this objective, the known device containing a base, a housing, a profile grinding wheel, a circular ball feed unit and a ball transportation unit in the working area is equipped with a hopper for automatically loading the balls into the transportation unit in the working area, made in the form of a separator with pockets mounted in the case with the possibility of independent rotation, while the circular ball feed unit is made in the form of two drive rollers coaxially located on both sides of the separator, installed with the possibility of independent rotation from each other.

Наличие двух приводных роликов и сепаратора между ними делает цикл обработки непрерывным и автоматическим, что сводит ручной труд лишь к предварительной наладке устройства на обработку данного типоразмера шариков и к загрузке заготовок в бункер. В результате существенно возрастает производительность.The presence of two drive rollers and a separator between them makes the processing cycle continuous and automatic, which reduces manual labor only to preliminary adjustment of the device for processing this size of balls and to loading the workpieces into the hopper. As a result, productivity increases significantly.

Возможность приводных роликов вращаться независимо друг от друга, с различной и закономерно изменяющейся скоростью, обеспечивает вращение заготовки в рабочем зазоре, представляющем собой сложение двух вращений: вращение вокруг оси, параллельной оси шлифовального круга; вращение вокруг оси, перпендикулярной оси шлифовального круга. В этом случае мгновенная ось вращения заготовки поворачивается в горизонтальной плоскости на некоторый переменный угол. В результате кольцевой характер рисок замещается на перекрестный, что снижает шероховатость обработанной поверхности, повышая качество поверхности шариков.The ability of the drive rollers to rotate independently of each other, with different and regularly changing speeds, ensures the rotation of the workpiece in the working gap, which is the addition of two rotations: rotation around an axis parallel to the axis of the grinding wheel; rotation around an axis perpendicular to the axis of the grinding wheel. In this case, the instantaneous axis of rotation of the workpiece is rotated in the horizontal plane by some variable angle. As a result, the annular nature of the notches is replaced by a cross, which reduces the roughness of the treated surface, increasing the surface quality of the balls.

На прилагаемых чертежах изображено:The accompanying drawings show:

на фиг.1 - общая схема устройства;figure 1 - General diagram of the device;

на фиг.2 - схема диаметрального сечения рабочей зоны;figure 2 - diagram of the diametrical section of the working area;

на фиг.3 - диаметральное сечение узла круговой подачи и транспортирования заготовок;figure 3 is a diametrical section of the node circular feed and transportation of the workpieces;

на фиг.4 - схема шлифования по прилагаемому способу;figure 4 - grinding scheme for the attached method;

на фиг.5 - схема получения первой круговой подачи;figure 5 - diagram of the first circular feed;

на фиг.6 - схема получения второй круговой подачи.Fig.6 is a diagram of a second circular feed.

На схемах приняты следующие обозначения:The following notation is used in the diagrams:

1 - основание; 2 - подвижная платформа; 3 - кронштейн; 4 - электродвигатель; 5 - абразивный круг; 6 - подвижный корпус; 7 - вал; 8 - сепаратор; 9 - электродвигатель сепаратора; 10 и 11 - ременные передачи; 12 - заготовка; 13 и 14 - приводные ролики; 15 и 16 - пассики; 17 - зубчатая пара; 18 и 19 - ременные передачи; 20 - кронштейн; 21 - бункер; 22 и 23 - микрометрические винты; 24 - патрубок.1 - base; 2 - movable platform; 3 - bracket; 4 - electric motor; 5 - abrasive wheel; 6 - movable housing; 7 - shaft; 8 - separator; 9 - separator motor; 10 and 11 - belt drives; 12 - blank; 13 and 14 - drive rollers; 15 and 16 - passics; 17 - gear pair; 18 and 19 - belt drives; 20 - bracket; 21 - hopper; 22 and 23 - micrometric screws; 24 - pipe.

На основании 1 смонтированы подвижная платформа 2 и кронштейн 3 с установленным на нем электродвигателем 4. На валу электродвигателя закреплен шлифовальный круг 5 с заданным внутренним радиусным профилем рабочей части. Платформа 2 - c возможностью установочного движения перпендикулярно оси шлифовального круга 5. На платформе 2 смонтирован, с возможностью установочного перемещения параллельно оси шлифовального круга 5, корпус 6, на котором установлен вал 7 с сепаратором 8, связанным с электродвигателем 9 через ременные передачи 10 и 11. Сепаратор 8 связан с валом 7 посредством шпонки и выполнен в виде диска с лопаткообразным профилем рабочей части, на которой выполнены полости-карманы для свободного размещения в них заготовок 12. На валу 7 смонтированы два приводных ролика 13 и 14, которые установлены соосно с возможностью независимого друг от друга вращения. В канавках роликов имеются пассики 15 и 16, выполненные, например, в виде резиновых колец круглого сечения. Ролики 13 и 14 приводятся во вращение от электродвигателя 9 с помощью, например, ременной передачи 10, зубчатой пары 17, ременных передач 18 и 19. Причем передаточные отношения передач 18 и 19 могут быть разными. Например, в случае применения эллипсных шкивов. На кронштейне 20 смонтирован бункер 21, в котором размещаются заготовки. Платформа 2 и корпус 6 имеют возможность наладочных перемещений, например, с помощью микрометрических винтов соответственно 22 и 23. Транспортировка обработанных шаров из рабочей зоны осуществляется с помощью патрубка 24.On the basis of 1, a movable platform 2 and an arm 3 are mounted with an electric motor 4 installed on it. A grinding wheel 5 with a predetermined internal radius profile of the working part is fixed to the electric motor shaft. Platform 2 - with the possibility of installation movement perpendicular to the axis of the grinding wheel 5. On the platform 2 is mounted, with the possibility of installation movement parallel to the axis of the grinding wheel 5, the housing 6, on which the shaft 7 is mounted with a separator 8 connected to the electric motor 9 through belt drives 10 and 11 The separator 8 is connected to the shaft 7 by means of a dowel and is made in the form of a disk with a spatula-shaped profile of the working part, on which cavity pockets are made for the blanks 12 to be freely placed in them. Two drives are mounted on the shaft 7 roller's 13 and 14 which are mounted coaxially with the possibility of independent rotation of one another. In the grooves of the rollers there are straps 15 and 16, made, for example, in the form of rubber rings of circular cross section. The rollers 13 and 14 are driven in rotation from the electric motor 9 by, for example, a belt drive 10, a gear pair 17, belt drives 18 and 19. Moreover, the gear ratios of the gears 18 and 19 may be different. For example, when using ellipse pulleys. A hopper 21 is mounted on the bracket 20, in which the workpieces are placed. The platform 2 and the housing 6 have the possibility of adjustment movements, for example, using micrometric screws, respectively 22 and 23. Transportation of the processed balls from the working area is carried out using the pipe 24.

В бункер 21 засыпаются заготовки в виде тел вращения приблизительно сферической формы и с диаметральными размерами, не выходящими за поле допуска на заготовки для данного типоразмера шарика. При включении электродвигателя 4 приводится во вращение абразивный круг 5, а при включении электродвигателя 9 приводится во вращение сепаратор 8 и приводные ролики 13 и 14. Вращение исполнительных органов станка согласовано относительно друг друга определенным образом: шлифовальный круг 5 вращается с большой скоростью по часовой стрелке (вращение B₁ - движение скорости резания); сепаратор 8 медленно вращается против часовой стрелки (вращение В₂ - вспомогательное движение транспортировки заготовки). Приводные ролики 13 и 14 совместно со своими пассиками 15 и 16 вращаются с большей скоростью, чем сепаратор, по часовой стрелке (вращение В₃ и В₄ - отдельные составляющие движения круговой подачи).Billet 21 is filled with billets in the form of bodies of revolution of approximately spherical shape and with diameters that do not go beyond the tolerance zone on the billets for a given ball size. When the electric motor 4 is turned on, the abrasive wheel 5 is rotated, and when the electric motor 9 is turned on, the separator 8 and the drive rollers 13 and 14 are rotated. The rotation of the machine's executive bodies is coordinated in a certain way with respect to each other: the grinding wheel 5 rotates clockwise at high speed ( rotation B ₁ - movement of the cutting speed); the separator 8 rotates slowly counterclockwise (rotation B ₂ - auxiliary movement of the transportation of the workpiece). The drive rollers 13 and 14 together with their passives 15 and 16 rotate at a faster speed than the separator clockwise (rotation B ₃ and B ₄ are separate components of the circular feed movement).

При вращении сепаратора 8 каждая заготовка, поступившая в карман сепаратора, транспортируется из зоны загрузки в зону резания, постепенно входя в клиновой зазор, образованный профильной поверхностью шлифовального круга (поверхность тороида) и поверхностями пассиков. По мере приближения заготовки к диаметральной плоскости шлифовального круга, в которой и будет осуществлена окончательная обработка и калибровка шарика по диаметру d_ш, заготовка в определенный момент соприкасается с абразивной тороидальной поверхностью круга с одной стороны, в то же время, с противоположной стороны, находясь в контакте с поджимающими ее к кругу резиновыми пассиками приводных роликов. Материал пассиков, например резина, подобран таким образом, что коэффициент трения заготовки по пассикам высок, что обуславливает силы трения в точках контакта заготовки с пассиками, превышающие силы резания в точках контакта заготовки с тороидальной поверхностью абразивного круга. В результате заготовка под действием пары сил (резания Р_рез. и трения F_тр.) получит вращение B′_ш. с линейной скоростью V′_ш вокруг оси О₁О₂ - параллельной оси вращения шлифовального круга. Скорость V′_ш определяется частотой вращения приводных роликов.When the separator 8 is rotated, each workpiece that enters the separator pocket is transported from the loading zone to the cutting zone, gradually entering the wedge gap formed by the profile surface of the grinding wheel (toroid surface) and the surfaces of the straps. As the workpiece approaches the diametrical plane of the grinding wheel, in which final processing and calibration of the ball by diameter d _w will be carried out, the workpiece at some point comes into contact with the abrasive toroidal surface of the wheel on one side, at the same time, on the opposite side, being in contact with the rubber straps of the drive rollers pressing it to the circle. The material of the straps, for example rubber, is selected in such a way that the coefficient of friction of the workpiece by the passics is high, which determines the friction forces at the contact points of the workpiece with the passives, exceeding the cutting forces at the contact points of the workpiece with the toroidal surface of the abrasive wheel. As a result, the workpiece under the action of a pair of forces (cutting R _res. And friction F _Tr. ) Will receive a rotation B ′ _W. a linear velocity V _'w about the axis O ₁ O ₂ - parallel to the rotation axis of the grinding wheel. The speed V ′ _w is determined by the speed of the drive rollers.

Поскольку частота вращения роликов меньше частоты вращения шлифовального круга, то линейная скорость шарика V′_ш меньше линейной скорости круга V₁ и, таким образом, относительная скорость резания:Since the frequency of rotation of the rollers is less than the rotational speed of the grinding wheel, the ball linear velocity V _'w less than the linear velocity range of V ₁ and thus, the relative cutting speed:

V_рез=V₁-V′_ш.V _rez = V ₁ -V ′ _W

Так как приводные ролики вращаются с разной скоростью, например B₄>В₃, заготовке сообщается движение второй круговой подачи - вращение В′′_ш с линейной скоростью V′′_ш=V₃-V₄ вокруг оси О₃О₄, перпендикулярно оси абразивного круга. Таким образом, заготовка получает сложное вращательное движение, представляющее собой сумму вращений В′_ш и В′′_ш. При этом мгновенная ось вращения заготовки шарика циклически поворачивается в горизонтальной плоскости (движение В₅). Это и способствует снижению шероховатости шарика за счет перекрестного характера рисок и повышает точность формы шарика.Since driving rollers rotate at different speeds, for example ₄ B> B _3, workpiece communicates movement of the second circular feed - rotation B '' _w a linear velocity V '' _w = V ₃ -V ₄ about the axis O ₃ O _4, perpendicular to axis abrasive wheel. Thus, the preform gets complicated rotational motion, which is a sum of rotation B 'and _w B' _w. In this case, the instantaneous axis of rotation of the ball blank is cyclically rotated in the horizontal plane (movement B ₅ ). This helps to reduce the roughness of the ball due to the cross nature of the patterns and increases the accuracy of the shape of the ball.

Например, при обработке шариков диаметром 4 мм шлифовальным кругом диаметром 200 мм и наличии сепаратора диаметром 65 мм производительность будет равна 120 шт/мин. При этом частота вращения сепаратора составит 3 об/мин, а число позиций в нем 40. Для сравнения, на ручной шарокрутке, в зависимости от опыта оператора, производительность составляет 12...15 шт/мин, причем такой темп оператор может выдержать не более 1...2 часов. Важно и то, что при ручной обработке качество нестабильно и зависит от квалификации оператора.For example, when processing balls with a diameter of 4 mm with a grinding wheel with a diameter of 200 mm and the presence of a separator with a diameter of 65 mm, the productivity will be 120 pcs / min. In this case, the speed of the separator will be 3 rpm, and the number of positions in it is 40. For comparison, on a manual ballscrew, depending on the experience of the operator, the productivity is 12 ... 15 pcs / min, and the operator can withstand this pace no more 1 ... 2 hours. It is also important that with manual processing the quality is unstable and depends on the skill of the operator.

Claims

A device for processing balls made of semiprecious stones, containing a base, a body, a profile grinding wheel, a circular ball feed unit and a ball transportation unit in the working area, characterized in that it is equipped with a hopper for automatically loading the balls into the transportation unit in the working area, made in the form a separator with pockets mounted in the housing with the possibility of independent rotation, while the circular ball feed unit is made in the form of two coaxially arranged on both sides of the separator dnyh rollers mounted for rotation independent of one another.