RU2494851C2

RU2494851C2 - TABLE MACHINE FOR GRINDING SHORT AND ULTRA LONG HELICAL 2-20 mm-DIE DRILLS

Info

Publication number: RU2494851C2
Application number: RU2011152303/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Вавилов
Original assignee: Владимир Константинович Вавилов
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-10-10
Also published as: RU2011152303A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed machine comprises bed to accommodate motor with abrasive disk and carriage with rotary yoke to support self-centering drill holder to grind drills of left and right rotation and drill major cutting edge angular position control device. Machine incorporates a shutter to allow machine adjustment with abrasive disk motor cut in. Note here that two guides are arranged at said bed. One serves to support said motor with abrasive disk articulated with actuator intended for shaping the drill transverse edge angle. Another one supports carriage with rotary yoke displacing along machine axis to exploit grinding disk bottom sector in grinding unlimited length drills and self-centering clamp holder for controlled shift relative to rotary yoke rotational axis and rotation driven by step motor by preset program complied with actuator operation. Note here that major butting edge angular position control device is composed of angle metre with vernier.

EFFECT: higher efficiency and simplified design.

9 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в организациях, предприятиях и мастерских, на которых производится обработка материалов сверлением, а также в мастерских по заточке инструмента и в быту для продвинутых пользователей.The invention relates to mechanical engineering and can be used in organizations, enterprises and workshops at which materials are processed by drilling, as well as in workshops for sharpening tools and in everyday life for advanced users.

В качестве близкого аналога изобретения принято приспособление для заточки спиральных сверл по авторскому свидетельству RU 2271271 C1, В24В 3/24 (2006.01), на основании которого установлена каретка с самоцентрирующим держателем сверл с возможностью использования устройства для установки и контроля углового положения главных режущих кромок, а также механизмы подачи каретки для заточки сверл винтовым способом. Самоцентрирующий держатель перед заточкой сверл устанавливается под заданными начальными углами θ с помощью цилиндрических упоров. Данное приспособление связано с использованием малогабаритного настольного заточного станка, описание которого приведено в патенте RU 2196037 С2.As a close analogue of the invention, a device for sharpening spiral drills according to the copyright certificate RU 2271271 C1, B24B 3/24 (2006.01) is adopted, on the basis of which a carriage with a self-centering drill holder is installed with the possibility of using a device for installing and monitoring the angular position of the main cutting edges, and also carriage feed mechanisms for sharpening drills with a helical method. A self-centering holder before sharpening drills is installed at predetermined initial angles θ with the help of cylindrical stops. This device is associated with the use of a small desktop grinding machine, the description of which is given in patent RU 2196037 C2.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных возможностей станка и упрощение его конструкции, что достигается внедрением в конструкцию станка новых идей и достижений современной промышленности.The technical result of the invention is to increase the operational capabilities of the machine and simplify its design, which is achieved by introducing new ideas and achievements of modern industry into the machine design.

Описанная в аналоге конструкция основана на использовании качающегося столика с ручным приводом, на который крепится приспособление для заточки сверл. В предлагаемой конструкции поперечное смещение, которое в заданное программой время выводит поперечную кромку сверла за пределы шлифовальной плоскости, формируя угол поперечной кромки, перенесено на направляющую с электродвигателем, кинематически связанным с актуатором, что значительно облегчает и повышает точность заточки сверл.The design described in the analogue is based on the use of a swinging table with a manual drive, on which a device for sharpening drills is mounted. In the proposed design, the transverse displacement, which at a given time, displays the transverse edge of the drill beyond the grinding plane, forming the angle of the transverse edge, is transferred to the guide with an electric motor kinematically connected to the actuator, which greatly facilitates and increases the accuracy of sharpening drills.

Также используемый в аналоге для возвратно-поступательного перемещения каретки копир-кулачок имеет две секции для заточки сверл правого и левого вращения, что заставляет располагать вилку с держателем сверл под углом 45° относительно вертикальной плоскости. Упростить эту конструкцию позволяет перемещение функции копира в держатель с зажимным устройством, благодаря чему вращение держателя стало возможным с применением шагового двигателя.The copier-cam also used in the analogue for reciprocating movement of the carriage has two sections for sharpening the drills of the right and left rotation, which forces the fork with the drill holder to be positioned at an angle of 45 ° relative to the vertical plane. This design can be simplified by moving the copier function into a holder with a clamping device, which makes rotation of the holder possible with the use of a stepper motor.

Далее следует обратить внимание на то, что применяемое в аналоге устройство для установки угла поворота главных режущих кромок перед подачей сверла на заточку имеет недостаточную точность. Для предлагаемой конструкции разработан угломер с нониусом, цена деления которого равна 0,1°.Next, you should pay attention to the fact that the device used in the analog for setting the angle of rotation of the main cutting edges before feeding the drill to sharpening has insufficient accuracy. For the proposed design, a protractor with a nonius has been developed, the division value of which is 0.1 °.

Разработана конструкция заслонки, которая позволяет проводить настройку станка при включенном двигателе диска, что устраняет необходимость в использовании механизма грубой подачи для проведения настроечных операций.The design of the shutter has been developed, which allows you to configure the machine with the disk engine turned on, which eliminates the need to use a rough feed mechanism for tuning operations.

В конструкции станка для заточки сверла используется нижняя половина заточного диска, при этом пространство для выхода хвостовой части сверла ничем не ограничено, в результате чего не ограничена и длина затачиваемых сверл.In the design of the machine for sharpening the drill, the lower half of the grinding disc is used, while the space for the exit of the tail of the drill is unlimited, as a result of which the length of the sharpened drill is not limited.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид станка при заточке сверла правого вращения с углом при вершине главных режущих кромок, близким к 90°, на фиг.2 - близким к 118°, на фиг.3 - близким к 135°. На фиг.4 - конструкция станка без держателя с зажимным устройством. На фиг.5 показана схема принципа формирования спада задней поверхности. На фиг.6 показана конструкция держателя с зажимным устройством для сверл и поворотной вилкой. На фиг.7 показана конструкция угломера, на фиг.8 - установка угломера в держатель зажимного устройства, на фиг.9 - установка сверла в зажимное устройство.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a view of a machine when sharpening a right-hand drill with an angle at the apex of the main cutting edges close to 90 °, in Fig. 2 close to 118 °, in Fig. 3 close to 135 °. Figure 4 - design of the machine without a holder with a clamping device. Figure 5 shows a diagram of the principle of formation of the recession of the rear surface. Figure 6 shows the design of the holder with a clamping device for drills and a rotary fork. In Fig.7 shows the construction of the protractor, Fig.8 - installation of the protractor in the holder of the clamping device, Fig.9 - installation of the drill in the clamping device.

На фиг.1, 2 и 3 изображен общий вид заточного станка при различных режимах его работы. Положение держателя с зажимным устройством сверл 1 соответствует данным, приведенным в аналоге.Figure 1, 2 and 3 shows a General view of the grinding machine with various modes of operation. The position of the holder with the clamping device of the drill 1 corresponds to the data given in the analogue.

Конструкция станка без держателя с зажимным устройством показана на фиг.4. На станине 2 на направляющей типа «ласточкин хвост» смонтирована каретка 3, перемещающаяся при вращении ручки 4 со шкалой 5 вдоль оси шлифовального диска 6, насаженного на вал электродвигателя 7. Диск 6 оборудован предохранительной заслонкой 8. Электродвигатель установлен на направляющей такого же типа и связан с актуатором 9 с помощью поводка 10. В гнезда, показанные на фиг.1, 2, 3, в зависимости от параметров заточки устанавливается поворотная вилка 11 с пластиной 12 для крепления держателя с зажимным устройством 1, поворот которого осуществляется под действием шагового двигателя 13 через муфту 14. Пластина 15 на станине применяется при установке сверла на заточку в зажимное устройство.The design of the machine without a holder with a clamping device is shown in Fig.4. A carriage 3 is mounted on the frame 2 on a dovetail guide, moving when the handle 4 rotates with a scale 5 along the axis of the grinding disk 6, mounted on the shaft of the electric motor 7. The disk 6 is equipped with a safety shutter 8. The electric motor is mounted on the guide of the same type and is connected with the actuator 9 using a leash 10. In the sockets shown in Figs. 1, 2, 3, depending on the sharpening parameters, a rotary fork 11 with a plate 12 is mounted for mounting the holder with a clamping device 1, the rotation of which is carried out under the action of the stepper motor 13 through a coupling 14. The plate 15 is applied to the frame when installed in a drill sharpening clamping device.

Фиг.5 поясняет принцип формирования спада задней поверхности. При повороте цилиндра по образующей конуса торец цилиндра приобретает коническую форму. Из рисунка видно, что при сдвиге оси цилиндра на некоторое расстояние относительно центра вращения ось конуса не совпадаете осью цилиндра. Образующаяся при этом при определенных параметрах поверхность торца цилиндра совпадает с поверхностью, получаемой при использовании копира. Спад задней поверхности при заточке сверла определяется формулой, приведенной на фиг.5. Из справочных материалов известно, что оптимальное значение спада задней поверхности находится пределах от 0,04 до 0,12 мм, допустимое от 0,03 до 0,18 мм при диаметре 1 мм.Figure 5 explains the principle of formation of the decline of the rear surface. When the cylinder rotates along the generatrix of the cone, the end face of the cylinder acquires a conical shape. It can be seen from the figure that when the axis of the cylinder is shifted by a certain distance relative to the center of rotation, the axis of the cone does not coincide with the axis of the cylinder. The surface of the cylinder end formed with certain parameters coincides with the surface obtained using a copier. The recession of the rear surface when sharpening the drill is determined by the formula shown in Fig.5. From reference materials it is known that the optimal value of the decline of the rear surface is in the range from 0.04 to 0.12 mm, permissible from 0.03 to 0.18 mm with a diameter of 1 mm.

Для tg γ_{o ср.} 22,5° и сверла диаметром 1 мм, имеющим наименьшее значение С, определяем h при С=0,04 мм, которое получается равным 0,08 мм. При значении h=0,08 мм С для других углов получаются равными 0,054 мм и 0,085 мм, т.е. значение спада лежит в области оптимальных значений и регулируется в пределах от 0,16 мм до 1.6 мм только в зависимости от диаметра сверл от 2 мм до 20 мм.For tan γ _{o cf.} 22.5 ° and drill bits with a diameter of 1 mm, having the smallest value of C, determine h at C = 0.04 mm, which turns out to be 0.08 mm. With a value of h = 0.08 mm C for other angles, they are equal to 0.054 mm and 0.085 mm, i.e. the drop value lies in the region of optimal values and is adjustable in the range from 0.16 mm to 1.6 mm only depending on the diameter of the drills from 2 mm to 20 mm.

На фиг.6 показан разнесенный вид конструкции держателя с зажимным устройством. Держатель состоит из основания 16 с закрепленными на нем направляющими стержнями 17 и шпильками 18. На хвостовой цилиндрической части держателя находится вращающийся хомут 19 с двумя проушинами и прорезью для выхода сверла. Направляющие стержни 17 служат опорой упора 20 и зажимного устройства. Между упором и основанием 16 находится диск со шкалой и бобышкой 21. На бобышке нарезана резьба, которая вкручивается в основание корпуса и с помощью которой задается требуемое смещение сверла относительно центра вращения поворотной вилки 11. Смещение регулируется поворотом диска со шкалой, отградуированной в десятых долях миллиметра от диаметра сверла.Figure 6 shows an exploded view of the design of the holder with a clamping device. The holder consists of a base 16 with guide rods 17 fixed to it and pins 18. On the tail cylindrical part of the holder is a rotating collar 19 with two eyes and a slot for the drill to exit. The guide rods 17 support the stop 20 and the clamping device. Between the stop and the base 16 there is a disk with a scale and a boss 21. A thread is cut on the boss, which is screwed into the base of the housing and with the help of which the required drill offset is set relative to the center of rotation of the rotary fork 11. The offset is controlled by turning the disk with a scale calibrated in tenths of a millimeter from the diameter of the drill.

Зажимное устройство, состоящее из двух колодок 22 и 23, стянутые прижимами 24, надежно фиксирует сверло 25. Каждый прижим имеет два отверстия, в одно из которых входят винты 26, 27. На противоположных концах винтов нарезана резьба правого и левого вращения с однотипным расположением резьбы с каждой стороны колодок. На винтах 26 в передней части зажимного устройства имеются отверстия на торцах, предназначенные для установки угломера. В другое отверстие прижимов входят стержни 28, предохраняющие прижимы от разворота.The clamping device, consisting of two blocks 22 and 23, pulled together by clamps 24, securely fixes the drill 25. Each clamp has two holes, one of which includes screws 26, 27. At the opposite ends of the screws, a thread of right and left rotation is cut with the same thread arrangement on each side of the pads. On the screws 26 in the front of the clamping device there are holes at the ends, designed to install the protractor. The other hole of the clamps includes rods 28, which protect the clamps from a turn.

Зажимное устройство поджимается гайками 29 на шпильках 18. Фиг.7 демонстрирует конструкцию угломера, позволяющего с достаточно высокой точностью развернуть затачиваемые главные режущие кромки сверла на вычисленный угол, который определяет значение глубины подачи на переточку для сверл различного диаметра и угла заточки. Угломер состоит из корпуса 30 с согнутыми участками 31, в которых просверлены отверстия 32 для его установки в держатель зажимного устройства. Также на корпусе смонтирован нониус 33 с точностью отсчета 0,1°. На разнесенном виде показано, что нониус фиксируется в заданном угловом положении гайкой 34, накручивающейся на винт 35, приваренный к нониусу. На винте между гайкой и корпусом расположена шайба 36 с выступом на внутренней поверхности, который входит в паз винта, предохраняя нониус от смещения при затягивании гайки. Также видно, что к нониусу приварена втулка 37 с выступами, имеющими пропилы для установки сменных вставок 38, которые закрепляются фиксаторами 39. Противоположная сторона втулки с нониусом вставляется в корпус 30 и поджимается кольцом 40 при помощи штифтов 41.The clamping device is pressed by the nuts 29 on the studs 18. Fig. 7 shows the construction of a protractor that allows the sharpened main cutting edges of the drill to be turned with a sufficiently high accuracy to the calculated angle, which determines the value of the feed depth to the regrind for drills of various diameters and sharpening angles. The goniometer consists of a housing 30 with bent sections 31, in which holes 32 are drilled for installation in the holder of the clamping device. The vernier 33 is also mounted on the case with a reading accuracy of 0.1 °. The exploded view shows that the nonius is fixed in a predetermined angular position by a nut 34, screwed onto a screw 35 welded to the nonius. On the screw between the nut and the housing there is a washer 36 with a protrusion on the inner surface, which enters the groove of the screw, protecting the nonius from shifting when tightening the nut. It is also seen that the sleeve 37 is welded to the vernier with protrusions having cuts for installing interchangeable inserts 38, which are fastened with clamps 39. The opposite side of the vernier sleeve is inserted into the housing 30 and is pressed by the ring 40 using pins 41.

На фиг.8 показан вид конструкции заточного станка с установленным угломером в держатель зажимного устройства. Каретка 3 ручкой 4 сдвигается до упора в левую сторону. Держатель с вилкой помещаются в левое гнездо, разворачивается под углом 90° к оси диска и соединяется под определенным углом со станиной при помощи пластины 15. Согнутые участки 31 угломера опираются на торцы передних винтов 26 и закрепляются фиксаторами 42, входящими в торцевые отверстия (с одной стороны через упор 20). Для устранения перекосов между основанием и задними винтами 27 помещается прокладка 43.On Fig shows a design view of a grinding machine with an installed protractor in the holder of the clamping device. The carriage 3 with the handle 4 is shifted all the way to the left side. The holder with the plug is placed in the left socket, rotates at an angle of 90 ° to the axis of the disk and is connected at a certain angle to the bed using the plate 15. The bent sections 31 of the protractor are supported by the ends of the front screws 26 and secured by latches 42 included in the end holes (with one side through the stop 20). To eliminate distortions between the base and the rear screws 27, a gasket 43 is placed.

На фиг.9 показана установка сверла перед началом заточки. Для того чтобы снять припуск на заданную величину, необходимо развернуть главные режущие кромки таким образом, чтобы после заточки они приняли вертикальное положение. Существует формула, определяющая зависимость поворота кромок от глубины заточки:Figure 9 shows the installation of the drill before sharpening. In order to remove the allowance by a predetermined amount, it is necessary to deploy the main cutting edges so that after sharpening they assume a vertical position. There is a formula that determines the dependence of the rotation of the edges on the depth of sharpening:

$λ_{п о в .} = \frac{L_{п р .}}{π d} 36 0^{\circ} t g ω$

, где

λ_{P about at .} = \frac{L_{P R .}}{π d} 36 0^{\circ} t g ω

where

λ_пов. - угол поворота главных режущих кромок относительно вертикальной оси,λ _pov - the angle of rotation of the main cutting edges relative to the vertical axis,

L_пр. - припуск (глубина переточки),L _ave. - allowance (regrinding depth),

d - диаметр сверла,d is the diameter of the drill,

ω - угол наклона винтовой канавки.ω is the angle of inclination of the helical groove.

В работах ВНИИ приводятся рекомендуемые припуски для сверл различных диаметров. Определив требуемый угол по приведенной формуле, поворачиваем на этот угол нониус 33 и фиксируем его. В прорезях втулки нониуса должна быть установлена вставка, соответствующая углу заточки главных режущих кромок, а колодки 22, 23 слегка отпущены для установки сверла. Вставляем сверло в отверстие зажимного устройства до упора и устанавливаем режущие кромки 44 параллельно плоскости вставки и винтами 26, 27 (фиг.6) стягиваем колодки, зажимая сверло. Фиксаторы 42 удаляются, снимаются угломер и прокладка, затем зажимное устройство гайками 29 (фиг.6) прижимается к упору 20. Собранный таким образом держатель с вилкой и сверлом устанавливаются в соответствующее гнездо для заточки сверла и соединяется с шаговым двигателем 13 (фиг.4) посредством планок.The VNII works provide recommended allowances for drills of various diameters. Having determined the required angle according to the above formula, we turn the nonius 33 on this angle and fix it. An insert corresponding to the sharpening angle of the main cutting edges must be installed in the slots of the vernus sleeve, and the pads 22, 23 are slightly released to set the drill. We insert the drill into the hole of the clamping device until it stops and set the cutting edges 44 parallel to the plane of the insert and screw 26, 27 (Fig.6) tighten the pads, clamping the drill. The latches 42 are removed, the protractor and the gasket are removed, then the clamping device with the nuts 29 (Fig. 6) is pressed against the stop 20. The holder thus assembled with a fork and a drill is mounted in the corresponding socket for sharpening the drill and connected to the stepper motor 13 (Fig. 4) by means of slats.

Работа станка для заточки сверл осуществляется следующим образом. В исходном состоянии каретка находится в крайнем левом положении, держатель - в вертикальном положении.The work of the machine for sharpening drills is as follows. In the initial state, the carriage is in the extreme left position, the holder is in a vertical position.

Для продолжения работы необходимо с помощью программы управления ввести алгоритм работы шагового двигателя. Он должен выполнять следующие функции:To continue working, it is necessary to use the control program to enter the operation algorithm of the stepper motor. It should perform the following functions:

1) устанавливать держатель в начальное положение, соответствующее заданному начальному установочному углу θ (патент RU 2271271 C1),1) install the holder in the initial position corresponding to a given initial installation angle θ (patent RU 2271271 C1),

2) определять конечную точку сектора заточки,2) determine the end point of the sharpening sector,

3) определять количество циклов заточки при снятии части припуска,3) determine the number of grinding cycles when removing part of the allowance,

4) выдавать сигнал на включение актуатора с программным обеспечением его работы,4) give a signal to turn on the actuator with the software of its work,

5) после снятия части припуска останавливать держатель под заданным начальным углом θ.5) after removing part of the allowance, stop the holder at a given initial angle θ.

После установки программы управления заслонка электродвигателя убирается, двигатель включается, и при вращении ручкой 4 по часовой стрелке каретка смещается до соприкосновения сверла с абразивной поверхностью диска, что определяется по звуку. Установив шкалу 5 в нулевое положение, подаем каретку на величину для снятия части слоя припуска. Программа отрабатывает заданное количество циклов и останавливает держатель под заданным начальным углом. Каретка подается на снятие следующей части припуска. После того как припуск целиком снят, отводим каретку в левое крайнее положение. Устанавливаем держатель с зажимным устройством в вертикальной плоскости, снимаем зажимное устройство с направляющих стержней, переворачиваем зажимное устройство и закрепляем его в держателе. Процесс заточки второго зуба аналогичен вышеописанному.After installing the control program, the electric motor shutter is removed, the engine is turned on, and when the handle 4 is rotated clockwise, the carriage moves until the drill contacts the abrasive surface of the disc, which is determined by the sound. Having set the scale 5 to the zero position, we feed the carriage by the amount to remove part of the allowance layer. The program fulfills the set number of cycles and stops the holder at the set initial angle. The carriage is fed to remove the next part of the allowance. After the stock is completely removed, we move the carriage to the left extreme position. We install the holder with the clamping device in a vertical plane, remove the clamping device from the guide rods, turn the clamping device over and fix it in the holder. The grinding process of the second tooth is similar to the above.

В программу управления включается возможность в определенный момент ввести в работу актуатор, что определяет значение угла поперечной кромки.The control program includes the ability to bring the actuator into operation at a certain moment, which determines the value of the angle of the transverse edge.

Claims

A machine for sharpening spiral drills with a diameter of 2 to 20 mm, comprising a base, an electric motor with an abrasive disk and a carriage with a rotary fork mounted on the base, on which a self-centering drill holder is mounted with the possibility of rotational movement and sharpening the right and left drills, and an angular control device the position of the main cutting edges when installing drills, characterized in that it is equipped with a damper that allows you to configure the machine with the abrasive disk engine turned on, while two guides were made, on one of which the aforementioned electric motor with an abrasive disk is mounted, having the possibility of lateral displacement as a result of kinematic connection with the actuator, designed to form the angle of the transverse edge on the drill, and on the other guide - the carriage with a rotary displacement along the axis of the machine a fork mounted vertically to use the lower sector of the grinding disc when sharpening drill bits of unlimited length, and a self-centering clamp holder a device having the possibility of a controlled shift of the drill axis relative to the axis of rotation of the rotary fork and rotational movement from the stepper motor according to a predetermined program coordinated with the operation of the actuator, while the device for controlling the angular position of the main cutting edges is made in the form of a protractor with a nonius.