RU2503533C1

RU2503533C1 - Device for micro feed of billets in grinding

Info

Publication number: RU2503533C1
Application number: RU2012131209/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Витальевич Псигин; Сергей Иванович Рязанов; Сергей Михайлович Бондарь
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-01-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to abrasion and may be used in machine building for finishing the parts by grinding. Proposed device comprises bed, top plate arranged in parallel therewith and power element composed of thrust and rod fitted in power element case. Two cylindrical guides and four wedges are secured at said base and top plate. Two plates supporting four balls arranged at guide wedges to displace therein are fitted on opposite ends of power element. Table with vertical axle furnished with gear is arranged at top plate in ball guides to engage with rack. The latter has threaded hole for rack to interact with micro screw coupled with controlled reversing geared motor arranged inside top plate.

EFFECT: higher precision and quality, reliable operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для точной подачи заготовок при обработке резанием и предназначено для использования на предприятиях машиностроения и приборостроения при окончательной обработке заготовок шлифованием.The invention relates to devices for the accurate supply of workpieces during machining and is intended for use in engineering and instrument-making enterprises in the final processing of workpieces by grinding.

Известно устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, расположенную параллельно ему верхнюю плиту с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовок, силовой элемент, кожух для ограждения устройства, две цилиндрические направляющие, пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов, четыре клина, оппозитно попарно жестко закрепленных на верхней и нижней плитах, четыре шарика, расположенные на направляющих клиньев с возможностью перемещения по ним и установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах силового элемента, упор и шток, установленные в корпусе силового элемента, эксцентрик, расположенный между штоком и упором силового элемента и установленный на валу мотор-редуктора, закрепленного на упоре силового элемента с возможностью изменения длины последнего (см. патент РФ №2416505, кл. B24B 47/20, 2011 г.).A device for microfeed workpieces during grinding, containing a base located parallel to it, the upper plate with a device for securing the workpieces, a power element, a casing for enclosing the device, two cylindrical guides, springs for returning the upper plate to its original position and selection of backlash, four wedges, opposed in pairs rigidly fixed to the upper and lower plates, four balls located on the guide wedges with the ability to move along them and installed in the door x strips mounted on opposite ends of the power element, an emphasis and a rod installed in the body of the power element, an eccentric located between the rod and the emphasis of the power element and mounted on the shaft of the gear motor mounted on the stop of the power element with the possibility of changing the length of the latter (see RF patent No. 2416505, CL B24B 47/20, 2011).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится ограниченность высоты микронеровностей по верхнему пределу: шероховатость обработанной шлифованием поверхности зависит прежде всего от подачи и зернистости шлифовального круга, поэтому снизить ее невозможно без замены круга одной зернистости на круг более мелкой зернистости. Однако в этом случае снижается производительность шлифования.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the limited microroughness height at the upper limit: the surface roughness of the surface processed by grinding depends primarily on the feed and grain size of the grinding wheel, therefore it cannot be reduced without replacing a circle of one grain with a smaller grain . However, in this case, grinding performance is reduced.

Известно также устройство микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее подвижную пластину, шарнирно связанную своими концами с неподвижной нижней плитой и подвижной верхней плитой, параллельной нижней, приспособление для закрепления заготовки, два нагревательных элемента, смонтированных соответственно на нижней и верхних плитах с возможностью контакта с противоположными концами подвижной пластины, плоские пружины, связанные с неподвижной плитой, и систему нагрева и охлаждения нагревательных элементов, стол с электромагнитом и дополнительными плоскими пружинами, шариковые направляющие для обеспечения относительного поперечного перемещения стола и верхней плиты (см. патент СССР №1797564, кл. B24B 47/20, 1993 г.).It is also known a device for microfeed workpieces during grinding, containing a movable plate articulated at its ends with a fixed lower plate and a movable upper plate parallel to the bottom, a device for securing the workpiece, two heating elements mounted respectively on the lower and upper plates with the possibility of contact with opposite ends a movable plate, flat springs associated with a fixed plate, and a heating and cooling system for heating elements, a table with an electromagnet and For more flat springs, ball guides to permit relative lateral movement table and the upper plate (see. USSR Patent №1797564, Cl. B24B 47/20, 1993 YG).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится использование двух нагревательных элементов, что снижает точность формы обработанных заготовок, так как невозможно обеспечить их синхронное тепловое расширение. Кроме того относительное поперечное смещение стола и верхней плиты на величину, равную половине размера основной фракции зерен шлифовального круга обычно не приводит к увеличению доли режущих зерен и, как следствие, к повышению качества обработанных поверхностей.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the use of two heating elements, which reduces the shape accuracy of the processed workpieces, since it is impossible to ensure their synchronous thermal expansion. In addition, the relative lateral displacement of the table and top plate by an amount equal to half the size of the main fraction of the grains of the grinding wheel usually does not lead to an increase in the proportion of cutting grains and, as a result, to an increase in the quality of the machined surfaces.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, верхнюю плиту, кожух для ограждения устройства, плоские пружины для обеспечения силового замыкания элементов конструкции устройства, установленный на верхней плите с возможностью поворота относительно нее на шариковых направляющих стол с устройством для закрепления заготовок, с вертикальной осью и зубчатым колесом, входящим в зацепление с зубчатой рейкой (см. патент РФ №2034691, кл. B24B 47/20, 1995 г.), принятое за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a device for microfeed workpieces during grinding, containing a base, a top plate, a casing for enclosing the device, flat springs to provide power circuit of the structural elements of the device mounted on the top plate with the possibility of rotation relative to it on ball guides, a table with a device for securing workpieces, with a vertical axis and a gear wheel meshing with the gear Yoy (see RF patent No. 2034691, CL B24B 47/20, 1995), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится использование двух нагревательных элементов, что снижает точность формы обработанных заготовок, так как невозможно обеспечить их синхронное тепловое расширение, а также наличие шарнирных соединений и высокая инерционность нагревательных элементов снижает точность микроподачи. Кроме того дополнительный нагревательный элемент, приводящий в движение зубчатую рейку не обеспечивает необходимую скорость поворота стола, что либо не приведет к задуманному техническому результату, либо резко будет снижать производительность обработки заготовок.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype include the use of two heating elements, which reduces the shape accuracy of the processed workpieces, since it is impossible to ensure their synchronous thermal expansion, as well as the presence of articulated joints and high inertia of the heating elements reduces micro-feed accuracy. In addition, the additional heating element that drives the gear rack does not provide the necessary speed of rotation of the table, which either will not lead to a planned technical result, or will drastically reduce the productivity of processing workpieces.

Сущность изобретения заключается в следующем. Силовой элемент, изменяющий свою длину под действием вращения эксцентрика, через систему клиньев обеспечивает подъем верхней плиты устройства, реализуя тем самым микроподачу заготовки на окончательном этапе цикла шлифования. При этом механизм подачи станка не работает, что значительно снижает вибрации в технологической системе и повышает качество обработанных поверхностей заготовок. Наличие одного силового элемента вместо двух также способствует повышению точности обработки и надежности работы устройства для микроподачи заготовок, а постоянные реверсивные повороты заготовки относительно шлифовального круга исключают попадание зерен в уже проделанные впадины микронеровности поверхности, что увеличивает долю режущих зерен и снижает шероховатость шлифованных поверхностей.The invention consists in the following. The power element, which changes its length under the action of the rotation of the eccentric, through the wedge system ensures the lifting of the upper plate of the device, thereby realizing the microfeed workpiece at the final stage of the grinding cycle. At the same time, the feed mechanism of the machine does not work, which significantly reduces vibration in the technological system and improves the quality of the processed surfaces of the workpieces. The presence of one power element instead of two also improves the accuracy of processing and the reliability of the device for microfeed workpieces, and the constant reverse rotation of the workpiece relative to the grinding wheel eliminates the ingress of grains into already made troughs of microroughness of the surface, which increases the proportion of cutting grains and reduces the roughness of polished surfaces.

Технический результат - повышение точности и надежности работы устройства для микроподачи заготовок и повышение, тем самым, качества шлифованных поверхностей.The technical result is to increase the accuracy and reliability of the device for microfeed workpieces and thereby improve the quality of polished surfaces.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержит основание, расположенную параллельно ему верхнюю плиту, силовой элемент, включающий упор и шток, установленные в корпусе силового элемента, две цилиндрические направляющие, пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов, четыре клина, оппозитно попарно жестко закрепленные на верхней и нижней плитах, четыре шарика, расположенные на направляющих клиньев с возможностью перемещения по ним и установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах силового элемента, мотор-редуктор, закрепленный на упоре силового элемента с возможностью изменения длины последнего, эксцентрик, установленный на валу мотор-редуктора и расположенный между штоком и упором силового элемента, стол с приспособлением для закрепления заготовок и вертикальной осью с зубчатым колесом, установленный на верхней плите с возможностью поворота относительно нее на введенных в устройство шариковых направляющих, плоские пружины, размещенные между боковыми поверхностями стола и верхней плиты, плоские пружины для обеспечения силового замыкания последних, зубчатую рейку, входящую в зацепление с упомянутым зубчатым колесом.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that the known device for microfeed workpieces during grinding, contains a base located parallel to the upper plate, a power element including a stop and a rod installed in the housing of the power element, two cylindrical guides, springs for returning the upper plate in the initial position and the backlash samples, four wedges, opposite in pairs rigidly fixed on the upper and lower plates, four balls located on the guide wedges with the ability to move on them and installed in two strips fixed at opposite ends of the power element, the gear motor mounted on the stop of the power element with the ability to change the length of the latter, an eccentric mounted on the shaft of the gear motor and located between the rod and the stop of the power element, table with a device for securing the workpieces and a vertical axis with a gear wheel mounted on the top plate with the possibility of rotation relative to it on the ball guides introduced into the device, p flat springs located between the side surfaces of the table and the top plate, flat springs for providing power closure of the latter, a gear rack engaged with said gear.

Особенность заключается в том, что зубчатая рейка имеет резьбовое отверстие, через которое она контактирует с микровинтом, соединенным муфтой с управляемым через систему управления, расположенную вне устройства, реверсивным мотор-редуктором, установленным внутри верхней плиты.The peculiarity lies in the fact that the gear rack has a threaded hole through which it contacts a microscrew connected by a clutch to a reversible gear motor mounted inside the top plate through a control system located outside the device.

На чертежах представлено:The drawings show:

- на фиг.1 - разрез устройства;- figure 1 is a section of a device;

- на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1;- figure 2 is a section aa in figure 1;

- на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1;- figure 3 is a section bB in figure 1;

- на фиг.4 - разрез В-В по фиг.1.- figure 4 is a section bb in figure 1.

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

Заявляемое изобретение «Устройство для микроподачи заготовок при шлифовании» содержит: основание 1 и верхнюю плиту 2 с установленным на ней столом 3 с приспособлением 4 для закрепления заготовки (фиг.1); силовой элемент, состоящий из штока 5 и упора 6, установленных в корпусе 7 с возможностью относительного осевого перемещения, пружины 8, мотор-редуктора 9 с эксцентриком 10, клиньев 11 и 12, пружин 13, 14 и двух электромагнитов 15 (фиг.2, 3); две планки 16, несущие шарики 17 и закрепленные винтами 18 на обоих концах силового элемента; клинья 19 и 20, закрепленные на верхней плите 2 и основании 1 винтами 21; кожух 22, закрепленный винтами 23 по периметру стола 3 и касающийся основания 1; две цилиндрические направляющие в виде скалок 24, неподвижно закрепленных в основании 1, и двух втулок 25, жестко связанных с верхней плитой 2; две пружины 26, одним концом закрепленные в скалках 24, а другим в винтах 27, ввернутых в верхнюю плиту 2 и служащих для натяжения пружин 26; плоские пружины 28, размещенные в зазоре между столом 3 и верхней плитой 2; шариковые направляющие 29, через которые стол 3 контактирует с верхней плитой 2, плоские пружины 30, обеспечивающие силовое замыкание между верхней плитой 2 и столом 3 и закрепленные винтами 31; вертикальную ось 32, жестко закрепленную в столе 3 и через подшипники скольжения 33 в верхней плите 2 с возможностью поворота вместе со столом относительно верхней плиты по шариковым направляющим 29 за счет реечной передачи, осуществляемой зубчатым колесом 34, установленным на оси 32, зубчатой рейкой 35, имеющей резьбовое отверстие, через которое она контактирует с микровинтом 36, соединенным через муфту 37 с управляемым через систему управления, расположенную вне устройства, реверсивным мотор-редуктором 38, установленным внутри верхней плиты.The claimed invention "A device for microfeed workpieces during grinding" contains: a base 1 and an upper plate 2 with a table 3 mounted on it with a device 4 for securing the workpiece (figure 1); a power element consisting of a rod 5 and a stop 6 installed in the housing 7 with the possibility of relative axial movement, a spring 8, a geared motor 9 with an eccentric 10, wedges 11 and 12, springs 13, 14 and two electromagnets 15 (figure 2, 3); two strips 16 carrying balls 17 and secured with screws 18 at both ends of the power element; wedges 19 and 20, mounted on the upper plate 2 and the base 1 with screws 21; a casing 22, fixed with screws 23 around the perimeter of the table 3 and touching the base 1; two cylindrical guides in the form of rolling pins 24, fixedly mounted in the base 1, and two bushings 25, rigidly connected with the upper plate 2; two springs 26, one end fixed in rolling pins 24, and the other in screws 27, screwed into the upper plate 2 and used to tension the springs 26; flat springs 28 located in the gap between the table 3 and the upper plate 2; ball guides 29, through which the table 3 is in contact with the upper plate 2, flat springs 30, providing a force circuit between the upper plate 2 and the table 3 and secured with screws 31; a vertical axis 32, rigidly fixed in the table 3 and through the sliding bearings 33 in the upper plate 2 with the possibility of rotation together with the table relative to the upper plate along the ball guides 29 due to the rack and pinion gear 34 mounted on the axis 32, the gear rack 35, having a threaded hole through which it is in contact with a microscrew 36, connected through a sleeve 37 to controlled by a reversible motor gearbox 38 installed inside the top plate through a control system located outside the device.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Заготовку устанавливают и закрепляют в приспособлении 4, установленном на столе 3. 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 мотор-редуктор 9 подается напряжение, в результате чего эксцентрик 10 поворачивается на 90°, силовой элемент удлиняется за счет выдвижения хвостовика штока 5 из упора 6 и перемещает шток 5 силового элемента и планки 16 с шариками 17 в пространство между клиньями 19 и 20 (фиг.1), тем самым перемещая верхнюю плиту 2 вверх по цилиндрическим направляющим 24 и 25 на величину, определяемую разностью диаметров эксцентрика 10, и углом наклона клиньев 19 и 20. Одновременно с этим клин 11 под действием пружины 13 перемещается в сторону штока 5 (фиг.2) и фиксирует шток в том положении, которое он получил в результате поворота эксцентрика 10. Затем эксцентрик опять поворачивается на 90°, шток укорачивается, и под действием пружины 14 клин 12 также перемещается в сторону штока 5 (упора 6), перемещая упор 6 вправо (фиг.2) в осевом направлении и фиксируя в таком положении весь силовой элемент. После этого эксцентрик 10 вновь поворачивается на 90°, весь цикл повторяется, и так до тех пор, пока силовой элемент не достигнет определенной длины, обеспечив в результате ряда последовательных дискретных перемещений малого шага (доли микрометра), совершаемых с большой скоростью, подъем верхней плиты 2 вместе со столом 3 и заготовкой на заданную величину при высокой плавности микроподачи.The operation of the device is as follows. The workpiece is installed and fixed in the fixture 4 mounted on the table 3. Turn on the machine and produce preliminary 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 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 geared motor 9, as a result of which the eccentric 10 rotates 90 °, the power element is extended by extending the stem of the stem 5 from the stop 6 and moves the stem 5 of the power element and strap 16 with balls 17 into the space between the wedges 19 and 20 (Fig. 1), thereby moving the upper plate 2 upward along the cylindrical guides 24 and 25 by an amount determined by the difference in diameters of the eccentric 10 and the angle of inclination of the wedges 19 and 20. At the same time this wedge 11 under the action of the spring 13 moves towards the stem 5 (figure 2) and fixes the rod in the position that it received as a result of the rotation of the eccentric 10. Then the eccentric again rotates 90 °, the rod is shortened, and under the action of the spring 14 the wedge 12 also moves towards the rod 5 (emphasis 6), moving the emphasis 6 to the right (figure 2) in the axial direction and fixing the entire power element in this position. After this, the eccentric 10 rotates again by 90 °, the whole cycle is repeated, and so on until the power element reaches a certain length, ensuring, as a result of a series of successive discrete displacements of a small step (a fraction of a micrometer), raising the top plate 2 together with table 3 and the workpiece by a predetermined value with high smoothness of microfeed.

Одновременно с началом процесса микроподачи в крайнем положении стола плоскошлифовального станка подается напряжение на мотор-редуктор 38, который через муфту 37 и микровинт 36 перемещает зубчатую рейку 35 в крайнее правое положение (фиг.4) за время, равное времени хода стола станка и, таким образом, стол 3 поворачивается по часовой стрелке относительно верхней плиты, сжимая и ослабляя попарно плоские пружины 28 (фиг.2, 3). В этой точке напряжение с мотор-редуктора 38 снимается. В таком зафиксированном положении стол 3 возвращается в первое крайнее положение стола плоскошлифовального станка. На реверсивный мотор-редуктор подается напряжение, направление вращения микровинта 36 изменяется и за время хода стола станка зубчатая рейка 35 перемещается в крайнее левое положение (фиг.4). Напряжение с мотор-редуктора 38 снимается и стол станка возвращается в первое крайнее положение. Описанный цикл повторяется в течение всего окончательного этапа цикла шлифования. По окончании обработки на электромагниты 15 подается напряжение и клинья 11 и 12 возвращаются в исходное положение, приводя в исходное положение и силовой элемент под действием пружины 8 и верхнюю плиту 2 под действием пружин 26.Simultaneously with the beginning of the microfeed process in the extreme position of the table grinding machine table, voltage is supplied to the gear motor 38, which through the coupling 37 and microscrew 36 moves the gear rack 35 to the extreme right position (Fig. 4) for a time equal to the travel time of the machine table and, therefore, Thus, the table 3 rotates clockwise relative to the upper plate, compressing and loosening in pairs of flat springs 28 (Fig.2, 3). At this point, the voltage from the gear motor 38 is removed. In such a fixed position, table 3 returns to the first extreme position of the surface grinding table. A voltage is applied to the reversible gear motor, the direction of rotation of the microscrew 36 changes, and during the course of the machine table the toothed rack 35 moves to the leftmost position (Fig. 4). The voltage from the gear motor 38 is removed and the machine table returns to the first extreme position. The described cycle is repeated throughout the final stage of the grinding cycle. At the end of the processing, the electromagnets 15 are energized and the wedges 11 and 12 are returned to their original position, leading to the initial position and the power element under the action of the spring 8 and the upper plate 2 under the action of the springs 26.

Таким образом относительные реверсивные повороты шлифовального круга и заготовки практически полностью исключают возможность попадания абразивных зерен в уже полученные на предыдущих ходах впадины микронеровности поверхности и повышают качество обработанных поверхностей. На поверхности заготовки формируется шероховатость с произвольным направлением неровностей, обеспечивающим наименьшие коэффициент трения и износ трущихся деталей, что особенно важно для деталей, работающих в условиях смешанного трения.Thus, the relative reversible rotations of the grinding wheel and the workpiece almost completely exclude the possibility of abrasive grains getting into the microroughnesses of the surface already obtained on the previous moves and improve the quality of the processed surfaces. A roughness is formed on the surface of the workpiece with an arbitrary direction of irregularities, which provides the lowest coefficient of friction and wear of rubbing parts, which is especially important for parts working in mixed friction conditions.

Claims

A device for microfeed workpieces during grinding, containing a base parallel to the upper plate, a power element including a stop and a rod installed in the body of the power element, two cylindrical guides, springs to return the upper plate to its original position and select backlash, four clips, opposite four balls, rigidly fixed on the upper and lower plates, located on the guide wedges with the ability to move along them and installed in two levels fixed on the opposite x the ends of the power element, the gear motor mounted on the stop of the power element with the possibility of changing the length of the latter, an eccentric mounted on the shaft of the gear motor and located between the rod and the stop of the power element, a table with a device for fixing workpieces and a vertical axis with a gear wheel, mounted on the top plate with the possibility of rotation relative to it on ball guides, flat springs located between the side surfaces of the table and the top plate, flat springs to provide forces a short circuit of the latter and a gear rack meshing with said gear wheel, characterized in that the gear rack is made with a threaded hole for contacting a microscrew connected via a coupling with a reversible gear motor mounted to be controlled inside the top plate.