устройство для микроподачи заготовок при шлифовании

Формула изобретения

Устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, расположенную параллельно ему верхнюю плиту, пьезоэлектрический элемент и упор, установленные на штоке силового элемента, кожух для ограждения, две цилиндрические направляющие, пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки люфтов, четыре клина, оппозитно попарно жестко закрепленные на верхней плите и основании, четыре шарика, расположенные на направляющих клиньев с возможностью перемещения по ним и установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах силового элемента, стол с приспособлением для закрепления заготовок, установленный на верхней плите с возможностью поперечного перемещения относительно нее на шариковых направляющих, плоские пружины, размещенные между боковыми поверхностями стола и верхней плиты, отличающееся тем, что на верхней плите установлен шаговый мотор-редуктор, на валу которого закреплен кулачок с возможностью постоянного контакта с боковой поверхностью стола.

Описание изобретения к патенту

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.

Известно устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, 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 неподвижной плитой, два силовых элемента в виде полых цилиндров с нагревательной спиралью внутри, расположенных горизонтально и установленных на нижней неподвижной и верхней подвижной плитах на противоположных от шарниров концах с возможностью контакта с подвижной пластиной, два механизма фиксации верхней плиты и подвижной пластины, плоские пружины для возврата верхней плиты в исходное положение и выборки лифтов, систему нагрева и охлаждения силовых элементов и кожух для ограждения всех элементов устройства (см. а.с. СССР № 1773703, кл. В24В 47/20, 1992 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относятся весьма малая величина микроперемещения и недостаточные в ряде случаев надежность работы устройства и точность микроподачи заготовки из-за инерционности, малой жесткости устройства и наличия рычажно-шарнирных соединений.

Известно также устройство для микроподачи заготовок при шлифовании, содержащее основание, верхнюю плиту с установленным на ней приспособлением для закрепления заготовок и расположенную параллельно основанию, пьезоэлектрический элемент, установленный на штоке силового элемента, 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, и на направляющих которых с возможностью перемещения по ним расположены четыре шарика, установленные в двух планках, закрепленных на противоположных концах силового элемента (см. патент РФ № 2150368, кл. В24В 47/20, 2000 г.).

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.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является 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. В24В 47/20, 1993 г.), принятое за прототип.

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. Кроме того, относительное поперечное смещение стола и верхней плиты на величину, равную половине размера основной фракции зерен шлифовального круга, не всегда приводит к увеличению доли режущих зерен и, как следствие, к повышению качества обработанных поверхностей.

Сущность изобретения заключается в следующем. Силовой элемент, изменяющий свою длину под действием пьезоэлектрического элемента, 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 относительные поперечные перемещения круга и заготовки увеличивают долю режущих зерен.

Технический результат - повышение точности и надежности работы устройства для микроподачи заготовок и повышение, тем самым, качества шлифованных поверхностей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство для микроподачи заготовок при шлифовании содержит основание, расположенную параллельно ему верхнюю плиту, пьезоэлектрический элемент и упор, установленные на штоке силового элемента, кожух для ограждения устройства, 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, стол с приспособлением для закрепления заготовок, установленный на верхней плите с возможностью поперечного перемещения относительно нее на введенных в устройство шариковых направляющих, плоские пружины, размещенные между боковыми поверхностями стола и верхней плиты.

Особенность заключается в том, что на верхней плите установлен шаговый мотор-редуктор, на валу которого закреплен кулачок с возможностью постоянного контакта со столом.

На чертежах представлено:

- на фиг.1 - разрез устройства;

- на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1;

- на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1;

- на фиг.4 - схематичное изображение кулачка.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

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; силовой элемент, состоящий из штока 5, на котором с возможностью осевого перемещения установлен упор 6, пьезоэлектрического элемента 7, подключенного к ультразвуковому генератору (на фиг. не показан), пружины 8, корпуса 9, клиньев 10 и 11, пружин 12, 13 и двух электромагнитов 14; две планки 15, несущие шарики 16 и закрепленные винтами 17 на обоих концах силового элемента; клинья 18 и 19, закрепленные на верхней плите 2 и основании 1 винтами 20; кожух 21, закрепленный винтами 22 по периметру стола 3 и касающийся основания 1; две цилиндрические направляющие в виде скалок 23, неподвижно закрепленных в основании 1, и двух втулок 24, жестко связанных с верхней плитой 2; две пружины 25, одним концом закрепленные в скалках 23, а другим в винтах 26, ввернутых в верхнюю плиту 2 и служащих для натяжения пружин 25; шариковые направляющие 27, плоские пружины 28, обеспечивающие силовое замыкание между верхней плитой 2 и столом 3 и закрепленные винтами 29; плоские пружины 30, установленные в зазоре между столом и верхней плитой; мотор-редуктор 31, закрепленный на верхней плите 2, на валу которого установлен кулачок 32, постоянно касающийся внутренней поверхности стола 3.

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 пьезоэлектрический элемент 7 силового элемента подается электрический импульс, в результате чего он удлиняется за счет выдвижения хвостовика штока 5 из упора 6 и перемещает шток 5 силового элемента и планки 15 с шариками 16 в пространство между клиньями 18 и 19 (фиг.1), тем самым перемещая верхнюю плиту 2 вверх по цилиндрическим направляющим 23-24, производя тем самым микроподачу заготовки на окончательном этапе цикла шлифования со скоростью, определяемой частотой импульсов, величиной подаваемого напряжения на пьезоэлектрический элемент 7 и углом наклона клиньев 18 и 19. Одновременно с этим клин 10 под действием пружины 12 перемещается в сторону штока 5 (фиг.2) и фиксирует шток в том положении, которое он получил в результате подачи на пьезоэлектрический элемент 7 одного импульса. Затем напряжение с пьезоэлектрического элемента 7 снимается, шток укорачивается, и под действием пружины 13 клин 11 также перемещается в сторону штока 5, перемещая упор 6 вправо (фиг.2) в осевом направлении и фиксируя пьезоэлектрический элемент и шток. После этого на пьезоэлектрический элемент 7 вновь подается электрический импульс, 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 с заготовкой на заданную величину при высокой плавности микроподачи. Одновременно с процессом микроподачи на мотор-редуктор 31 на каждый ход стола плоскошлифовального станка в крайних его положениях подается электрический импульс и кулачок 32 (фиг.3, 4) поворачивается на угол 60°, смещая в поперечном направлении стол 3, а соответственно и заготовку относительно шлифовального круга на величину, равную одной шестой части размера основной фракции зерен шлифовального круга.

По окончании обработки на мотор-редуктор 31 перестают подавать электрические импульсы, а на электромагниты 14 подается напряжение и клинья 10 и 11 возвращаются в исходное положение, приводя в исходное положение и силовой элемент под действием пружины 8 и верхнюю плиту 2 под действием пружин 25.