УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОПОДАЧИ ЗАГОТОВОК ПРИ ШЛИФОВАНИИ Российский патент 1997 года по МПК B24B47/20 

Изобретение относится к устройствам для точной подачи и может быть использовано при обработке материалов шлифованием на всех предприятиях машиностроения и приборостроения для эффективной чистовой обработки заготовок с высокой точностью.

Известно устройство для точной подачи шлифовального круга [1] содержащее систему подогрева и охлаждения теплового элемента, биметаллический тепловой элемент, взаимодействующий с подвижным и неподвижным узлами станка и выполненный в виде плоской двухслойной шайбы, установленной торцами между подвижным и неподвижным узлами.

К недостаткам этого устройства можно отнести следующее: во-первых, микроподача осуществляется с помощью динамически неустойчивой части технологической системы (шпиндельной бабки с вращающимся шлифовальным кругом), что приводит к снижению точности подачи, а на перемещение бабки затрачивается большое количество энергии из-за незначительной массы этой бабки; во-вторых, существенным недостатком является инерционное движение шлифовального круга после прекращения подачи электрического тока на тепловой элемент, что также приводит к снижению точности обработанных деталей, особенно при выхаживании.

Известно также устройство для микроподачи заготовок при шлифовании [2] содержащее основание, выполненное в виде шарнирно связанных подвижной пластины и нижней неподвижной плиты, образующих между собой угол, верхнюю плиту с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовки, шарнирно связанную с подвижной в угловом направлении пластиной основания, два тепловых элемента, смонтированные на нижней неподвижной плите и на верхней плите на противоположных концах устройства с возможностью контакта с подвижной платиной основания.

К недостаткам этого аналога можно отнести недостаточную точность обработанных деталей из-за инерционности микроподачи заготовок после прекращения подачи электрического тока на тепловые элементы в процессе выхаживания при шлифовании. Если же тепловые элементы в момент перехода на выхаживание (для исключения инерционности) охладить, то выхаживание осуществить будет невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство микроподачи заготовок при шлифовании [3] содержащее основание, выполненное в виде шарнирно связанных подвижной пластины и нижней неподвижной плиты, образующих между собой угол, верхнюю плиту с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовки, шарнирно связанную с подвижной пластиной и установленную параллельно с нижней плитой, два механизма фиксации верхней плиты и подвижной пластины, два тепловых элемента, установленных на нижней и верхней плитах на противоположных от шарниров концах с возможностью контакта с подвижной пластиной, плоские пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов, систему нагрева и охлаждения тепловых элементов и кожух для ограждения всех элементов устройства.

Недостатком прототипа является недостаточная точность микроподачи при необходимости плоскопараллельного перемещения верхней плиты и относительно небольшая величина микроперемещения заготовки.

Указанный недостаток обусловлен тем, что устройство содержит два независимых тепловых элемента, рабочее перемещение которых осуществляется непосредственно в направлении микроподачи за счет их тепловой деформации.

Цель изобретения повышение точности и величины микроперемещения заготовки при шлифовании.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной, связанной с целью изобретения задачи:
основание, расположенная параллельно основанию верхняя плита с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовки; расположенный параллельно основанию тепловой элемент; система нагрева и охлаждения теплового элемента; кожух для ограждения устройства; пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов;
система клиньев, расположенных на верхней плите и основании и имеющих участки (площадки), параллельные последним; планки с шариками, закрепленные на концах теплового элемента, выполненного из металла с термо-механической памятью (ТМП) (например из сплава никель титан) (Крахин О.И. Кузнецов А.П. Косов М.Г. Материалы с термомеханической памятью в станкостроении. М. ВНИИТЭМР, 1988. С. 2 5); две металлические направляющие.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки. На верхней и нижней плитах напротив друг друга попарно жестко закреплены четыре клина, в пазах криволинейных поверхностей которых могут перемещаться четыре шарика, установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах теплового элемента. Тепловой элемент выполнен из металла с ТМП, расположен параллельно основанию и через систему клиньев осуществляет перемещение верхней плиты в направлении, перпендикулярном основанию по двум цилиндрическим направляющим.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь. Наличие одного теплового элемента, расположенного параллельно основанию (вместо двух независимых тепловых элементов, действующих в направлении микроподачи), обеспечивает повышение жесткости устройства и точности микроподачи заготовки при плоскопараллельном подъеме верхней плиты и наличие на клиньях участков, параллельных основанию, обеспечивает возможность выхаживания, чему также способствует изготовление теплового элемента из металла с ТМП, обеспечивающего достаточно большие величины осевой деформации теплового элемента (а значит и величины микроподачи).

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в машиностроении и приборостроении.

На фиг. 1 разрез устройства; на фиг. 2 разрез А-А по фиг. 1.

Устройство для микроподачи заготовок при шлифовании содержит: основание 1 и верхнюю плиту 2 с установленным на ней приспособлением 3 для закрепления заготовки; тепловой элемент 4, содержащий нагревательную спираль 5 и две планки 6, несущие шарики 7; клинья 8 и 9, закрепленные на верхней плите 2 и основании 1 винтами 10; кожух 11, закрепленный винтами 12 по периметру верхней плиты 2 и касающийся основания 1; две цилиндрические направляющие в виде скалок 13, неподвижно закрепленных в основании 1, и двух втулок 14, жестко связанных с верхней плитой 2; две пружины 15, одним концом закрепленные в скалках 13, а другим в винтах 16, ввернутых в верхнюю плиту 2 и служащих для натяжения пружин 15. В кожухе 11 расположен штуцер 17 для подачи СОЖ на тепловой элемент 4.

Устройство работает следующим образом: заготовку устанавливают и закрепляют в приспособлении 3, установленном на верхней плите 2. Включают станок и производят предварительное плоское шлифование заготовки. При этом работает механизм врезной подачи станка. На этом этапе цикла шлифования с заготовки снимается основная часть припуска. По окончании первого этапа цикла шлифования механизм врезной подачи станка отключается и на спираль 5 теплового элемента 4 подается напряжение. Тепловой элемент, выполненный из металла с ТМП, укорачивается и перемещает планки 6 с шариками 7 по пазам клиньев 8 и 9, тем самым перемещая верхнюю плиту 2 вверх (см. фиг. 1) по цилиндрическим направляющим 13 и 14, производя тем самым микроподачу заготовки для съема всего заданного припуска. После выхода шариков 7 на параллельные основанию площадки клиньев 8 и 9 происходит выхаживание заготовки с целью обеспечения высокого качества шлифовальной поверхности. По окончании обработки напряжение со спирали теплового элемента снимается и на него через штуцер 17 подается СОЖ. При охлаждении и увеличении длины теплового элемента шарики 6 раздвигаются, под действием пружин 15 верхняя плита 2 опускается и все механизмы устройства возвращаются в исходное положение.

Таким образом, преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что плоскопараллельное перемещение заготовки осуществляется одним тепловым элементом, выполненным из металла с ТМП и расположенным параллельно основанию, что снижает высоту устройства и, в итоге, повышает его жесткость и точность размерной обработки с одновременным увеличением диапазона (и величины) микроперемещения заготовки (тепловой элемент длиной 100 мм, выполненный из однородного металла, в среднем удлиняется при нагреве до 100^oC на 0,12 мм, а выполненный из металла с ТМП укорачивается на 6 8 мм).

Заявляемое устройство по сравнению с прототипом позволит повысить точность размерной обработки до двух, а величину микроперемещения в 10 15 раз и даже более.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Использование: на предприятиях машиностроения и приборостроения для окончательной высокоточной обработки (шлифования) заготовок. Сущность: устройство содержит основание, верхнюю плиту с приспособлением для закрепления заготовок, установленную параллельно основанию. Тепловой элемент с системой нагрева и охлаждения размещен между основанием и верхней плитой. В устройстве предусмотрена система клиньев, установленных на основании и верхней плите и контактирующих с шариками, расположенными в планках, закрепленных на концах теплового элемента, выполненного из металла с термомеханической памятью. Перемещение верхней плиты происходит по цилиндрическим направляющим, между которыми расположены пружины возврата плиты в исходное положение. 2 ил.

Устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, установленную параллельно ему верхнюю плиту, несущую приспособление для закрепления заготовки, размещенный между основанием и верхней плитой тепловой элемент, соединенный с системой нагрева и охлаждения и установленный с возможностью взаимодействия с узлом перемещения верхней плиты, а также пружины возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов и кожух для ограждения устройства, отличающееся тем, что узел перемещения верхней плиты выполнен в виде закрепленных соответственно на основании и верхней плите двух пар оппозитно расположенных клиньев с криволинейной рабочей поверхностью, переходящей в поверхности, параллельные основанию, и размещенных между клиньями каждой пары шариков, установленных в планках, закрепленных на противоположных концах теплового элемента, расположенного параллельно основанию и выполненного из металла с термомеханической памятью, при этом устройство снабжено закрепленными в основании и верхней плите с возможностью относительного осевого перемещения цилиндрическими направляющими, между которыми размещены пружины возврата верхней плиты в исходное положение.