ОГРАНОЧНАЯ ГОЛОВКА Советский патент 1995 года по МПК B28D5/00 

Изобретение относится к обработке драгоценных камней, в частности касается технологической оснастки, используемой при огранке драгоценных камней, преимущественно бриллиантов круглой формы.

Целью изобретения является повышение точности и качества огранки путем поглощения радиальных биений в зоне огранки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-3 изображена ограночная головка.

Ограночная головка содержит смонтированный на держателе (на чертежах не показан) корпус 1 с цилиндрической полостью, шпиндельную втулку 2, соосно смонтированную в полости корпуса 1, подшипники 3, 4 (целесообразно насыпные), цанговый патрон 5, упор 6 и гайку 7 на цанговом патроне 5, механизм микроподстройки.

Подшипники 3, 4 разнесены по длине шпиндельной втулки 2 со смещением подшипника 3 к торцу последней в направлении к месту крепления обрабатываемого камня 8, который обычно крепится в цанговом патроне 5 с помощью специальной капсулы 9.

Такое конструктивное решение позволяет свести к минимуму радиальные биения в зоне огранки, так как при этом меняется соотношение величин консольного вылета шпиндельного узла и расстояния между подшипниками, что обуславливает взаимное погашение радиальных биений.

Целесообразно, чтобы соотношение расстояния между подшипником 3, отнесенным к торцу шпиндельной втулки 2, и местом крепления обрабатываемого камня и расстояния между подшипниками 3, 4 находилось в пределах 0,8-1,0.

Далее будет показано, что в таких пределах обеспечиваются оптимальные эксплуатационные и конструктивные характеристики ограночной головки.

При описанном расположении подшипников 3, 4 целесообразно смонтировать механизм микроподстройки таким образом, чтобы он опирался на подшипник 4, противоположный подшипнику 3, отнесенному к торцу шпиндельной втулки ближе к месту крепления обрабатываемого камня 8. Это позволит обеспечить плавность и точность поднастройки с одновременным уменьшением момента сопротивления в механизме.

В конкретном варианте, как это показано на фиг.1, механизм микроподстройки содержит червячную втулку 10 с делительным диском 11 на шестнадцать положений и головку 12 с фиксирующим шариком 13, поджатым плоской пружиной 14.

Червячная втулка 10 с делительным диском 11 свободно охватывает шпиндельную втулку 2 и опирается на подшипник 4.

Головка 12 с фиксирующим шариком 13 и плоской пружиной 14 закреплена на шпиндельной втулке 2 с возможностью поворота вокруг оси последней.

Между разнесенными по длине шпиндельной втулки подшипниками 3,4 смонтировано стопорное приспособление, которое входит в контакт с цанговым патроном 5, обеспечивая его фиксацию в определенном положении в процессе огранки, что в комбинации с указанными усовершенствованиями обеспечивает единую геометрическую ось вращения шпиндельного узла и, следовательно, улучшает качество и точность огранки.

Стопорное приспособление представляет собой запрессованный в шпиндельную втулку 2 перпендикулярно ее оси штифт 15. В цанговом патроне 5 под этот штифт 15 выполнены продольные пазы 16. Наиболее целесообразно, чтобы пазы были расположены по окружности через 120^о.

Цанговый патрон 5 вставлен в шпиндельную втулку 2 так, чтобы штифт 15 стопорного приспособления входил в один из пазов 16. При наличии радиального биения, превышающего допустимое для обеспечения единой геометрической оси и погашения суммарного радиального биения меняют положение цангового патрона 5 относительно штифта 15. Стопорное приспособление фиксирует цанговый патрон в оптимальном положении.

Упор 6 для капсулы 9 установлен в полости цангового патрона 5 и снабжен гайкой 17 для регулировки вылета капсулы 9 с обрабатываемым камнем 8.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

Капсулу 9 с обрабатываемым камнем предварительно обточенным полуфабрикатом круглой формы устанавливают в цанговый патрон 5 до упора 6 и вращением гайки 7 зажимают, затем фиксируют ограночную головку на держателе (на чертежах не показано) под необходимым углом наклона.

Вращением головки 12, закрепленной на шпиндельной втулке, выбирается нужное направление огранки, при этом шарик, поджатый плоской пружиной, фиксируется в одном из пазов делительного диска 11 на червячной втулке 10.

При необходимости микроподстройки приводят во вращение червячную втулку 10 с помощью червяка (на чертежах не показан), смонтированного на держателе. Поскольку шарик 13 зафиксирован в одном из пазов червячной втулки 10, происходит совместный разворот шпиндельной втулки 2 и головки 12.

Благодаря установке червячной втулки 10 на подшипник 4 (как независимой базы для червячной втулки 10 и шпиндельной втулки 2) удалось обеспечить плавность работы механизма микроподстройки.

Эффект уменьшения радиальных биений в процессе огранки с использованием заявляемого технического решения подтверждается следующими расчетами.

В выбранном нами прототипе, который используется в производстве, расстояние l₁ между подшипником 3 и местом крепления составляет 25 мм, а расстояние l₂ между подшипниками 3, 4 равно 18 мм, соотноше- ние этих расстояний 1,39.

В конкретных примерах выполнения согласно изобретению:
I. l₁= 17,5 мм, l₂= 22 мм, 0,8
II. l₁= 21 мм, l₂= 22 мм, 0,9
III. l₁= 22 мм, l₂= 22 мм, 1
Допуск полного биения в зоне контроля, то есть допуск приведенного радиального биения
Т_рад.п.= δ₁+К, где δ₁ полное биение в зоне подшипника 3, отнесенного ближе к месту крепления камня 8, которое по проведенным замерам составляет 0,025 мм (полное биение в зоне подшипника 4 составляет 0,02 мм);
K δ₁· коэффициент, характеризующий влияние биения в зоне подшипника 4 на биение в зоне контроля.

Для прототипа
K 0,025· 0,035.

Для заявляемого технического решения:
I. K 0,025· 0,02
_{II.K=0,025·=0,023}
III. K 0,025· 0,025
В прототипе
Т_рад.п.=0,025+0,035=0,06 мм.

В примерах выполнения согласно изобретению:
I. Т_рад.п.=0,025+0,02=0,045 мм;
II. Т_рад.п.=0,025+0,023=0,048 мм;
III. Т_рад.п.=0,025+0,025=0,05 мм.

Вероятный допуск:
Т_в=Т_рад.п.˙ К₂; где К₂=0,72 коэффициент среднеквадратичного значения.

Для прототипа
Т_в=0,06 ˙0,72=0,043.

Для заявляемого технического решения:
I. Т_в=0,045˙ 0,72=0,032 мм;
II. Т_в=0,048˙ 0,72=0,034 мм;
III. Т_в=0,05 ˙0,72=0,036 мм.

Понятно, что изменение соотношения в сторону уменьшения за 0,8 приведет либо к нерациональному приближению зоны огранки к торцу шпиндельного узла, что не только затруднит, но и сделает невыполнимым рабочий процесс, или же увеличит габариты ограночной головки по длине.

Изменение соотношения в сторону увеличения, то есть больше 1, как это ранее показано, увеличивает радиальные биения, а следовательно снижает точность и качество огранки.

Понятно, что возможны любые варианты исполнения устройства в объеме заявляемых патентных притязаний в зависимости от потребности и конкретных условий его использования.

Использование: при огранке драгоценных камней, преимущественно бриллиантов круглой формы. Сущность изобретения: в ограночной головке подшипники разнесены по длине шпиндельной втулки со смещением одного из них к ее торцу в направлении места крепления обрабатываемого камня, при этом соотношение расстояний между смещенным к торцу шпиндельной втулки подшипником и местом крепления обрабатываемого камня и между подшипниками находится в пределах 0,8 - 1,0, механизм микроподстройки смонтирован на подшипнике, противоположном отнесенному к торцу шпиндельной втулки, а цанговый патрон выполнен с продольными стопорными пазами, расположенными через 120°. 3 ил.

ОГРАНОЧНАЯ ГОЛОВКА, содержащая корпус с цилиндрической полостью, в которой с помощью шпиндельной втулки на подшипниках соосно смонтирован с возможностью вращения и осевого перемещения цанговый патрон для крепления обрабатываемого камня, а также механизм микроподстройки, смонтированный в корпусе на шпиндельной втулке, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и качества огранки путем уменьшения радиальных биений в зоне обработки, подшипники разнесены по длине шпиндельной втулки со смещением одного из них к ее торцу в направлении места крепления обрабатываемого камня, при этом соотношение расстояний между смещенным к торцу шпиндельной втулки подшипником и местом крепления обрабатываемого камня и между подшипниками находится в пределах 0,8 1,0, механизм микроподстройки смонтирован на подшипнике, противоположном отнесенному к торцу шпиндельной втулки, а цанговый патрон выполнен с продольными стопорными пазами, расположенными через 120^o.