Способ абразивной обработки плоских поверхностей и планетарная головка для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления большой номенклатуры деталей, например зеркал. Целью изобретения является повышение качества и производительности обработки за счет выбора рациональной траектории абразивных элементов. При включении привода 15 начинает вращаться корпус 2, а шпиндели 3 помимо планетарного движения с помощью винта 6 получают дополнительно возвратно-поступательное перемещение, что приводит к образованию траектории сложной формы и уменьшению точек при перемещении абразивных элементов. 2 с. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. А Фие.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 В 24 В 7 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3942! 16/31-08 (22) 01.08.85 (46) 30.04.87. Бюл. № 16 (71) Институт сверхтвердых материалов

АН УССР (72) В. И. Мусиенко, А. А. Орап, С. В. Сохань и Н. Е. Стахнив (53) 621.923.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹421475,,кл. B 24 В 7/22, 1972. (54) СПОСОБ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ПЛАНЕТАРНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления большой номенклатуры деталей, например зеркал. Целью изобретения является повышение качества и производительности обработки за счет выбора рациональной траектории абразивных элементов. При включении привода 15 начинает вращаться корпус 2, а шпиндели 3 помимо планетарного движения с помощью винта 6 получают дополнительно возвратно-поступательное перемещение, что приводит к образованию траектории сложной формы и уменьшению точек при перемещении абразивных элементов. 2 с. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1306694

70Х7 1 г4 КВ г = А /cos 2 /, 50

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к доводочной обработке, и может быть использовано для изготовления широкого круга плоских поверхностей, например зеркал.

Цель изобретения — повышение качества и производительности абразивной обработки плоской поверхности за счет выбора рациональной траектории движения абразивных элементов.

На фиг. 1 изображена схема перемещений абразивного элемента по предлагаемому способу; на фиг. 2 — траектории движений зерен; на фиг. 3 — траектория движения зерна инструмента, совершающего планетарное движение совместно с поступательным движением; на фиг. 4 —— планетарная головка, обеспечиваюшая равномерную подачу шпинделей, обший вид; на фиг. 5 — вид А на фиг. 4; на фиг. 6 — планетарная головка, обеспечивающая подачу шпинделей с переменной скоростью.

Сущность способа заключается в том, что абразивным элементам сообщают планетарное движение с одновременным радиальным перемещением, выбирая при этом угловые скорости вращения абразивных элементов вокруг своих осей равными по величине и противоположными по направлению угловой скорости вращения головки.

В случае; если радиальное перемещение осуществляют равномерно, то для возвратнопоступательного движения абразивных элементов относительно планетарной головки их траектория на обрабатываемой поверхности будет совпадать с закручивающейся и раскручиваюшейся спиралью Архимеда. При этом при переходе с раскручиваюшейся на закручивающуюся спираль возможно наличие точек возврата, обусловленных реверсом. Во избежанием таких точек радиальное перемещение осушествляют по закону, обеспечивающему траекторию абразивного элемента относительно поверхности в виде замкнутой гладкой кривой, имеюшей общую точку с осью вращения планетарной головки, например окружности или эллипса, вписанных в область между крайним положением абразивного элемента и осью вращения планетарной головки, или по закону двойной лемнискаты Бернулли с любым значением тригонометрической функции, т. е. где г — расстояние между осями вращения планетарной головки и абразивного элемента;

rp — угол поворота планетарной головки;

А — амплитуда возвратно-поступательного движения.

Для обеспечения мгновенного вращения абразивного элемента вокруг оси шпинделя

15 го

45 с угловой скоростью, равной по величине и противоположной по направлению мгновенной угловой скорости врашения планетарной головки, необходимо, чтобы число зубьев зубчатых колес, участвующих в передаче вращения, выбиралось из соотношения где z0 — число зубьев солнечного колеса внутреннего зацепления;

z4 — число зубьев сателлита-шестерни;

z-, — число зубьев колеса, установленного на одной оси с сателлитом-шестерней; гв — число зубьев колеса, установленного на одной оси со шпинделем абразивного элемента.

Таким образом, в результате совместного движения абразивных элементов (во-первых, радиально относительно планетарной головки и, во вторых, их врашение с угловой скоростью, равной по величине и противоположно направленной угловой скорости вращения планетарной головки) достигается уменьшение точек возврата при движении абразивных элементов (останется только часть точек возврата, обусловленных реверсом радиального перемешения абразивных элементов) . При повороте планетарной головки на некоторый угол rp (фиг. 1) вследствие того, что корпус и абразивный элемент образуют пару вращения независимо от радиального перемешения Лр, прямая ОД на абразивном эпементе повернется в противоположную сторону на тот же угол rp, оставаясь параллельной своему начальному положению относительно обрабатываемой поверхности.

Отсюда следует, что любая прямая абразивного элемента перемещается параллельно самой себе, кроме того, траектории всех абразивных зерен одинаковы и соответствук т траектории центральной точки О абразивного элемента, определяемой уравнением р=р(), где р — радиальное перемещение.

Вследствие непрерывности или монотонности радиальной подачи траектория центральной точки О будет гладкой (без точек возврата). Радиальная подача р=р() обуславливает сложную форму траектории и незакономерное многократное взаимопересечение траекторий, что способствует формированию нерегупярного микрорельефа.

При возвратно-поступательном радиальном перемещении абразивных элементов в момент перемены направления перемещения возможно наличие реверсных точек возврата.

Для их избежания необходимо, чтобы траектория движения центральной точки абразивного элемента, проходящей через его ось вращения, и при реверсировании оставалась гладкой (непрерывной).

1306694

Форм ул и и зоб ретен «я

Для реализации указанного радиального перемещения абразивного элемента в устройстве на конце винта вместо шестерен, взаимодействующих с неподвижным зубчатым сектором, устанавливают шаговый двигатель программоносителя, который электрически связан с датчиком угла поворота планетарной головки.

Планетарная головка содержит приводной вал 1, несущий корпус 2, в котором размещены шпиндели 3 абразивных элементов, сателлиты-шестерни 4, взаимодействующие с неподвижным солнечным колесом 5; приводной винт 6 механизма возвратно-поступательного перемещения, взаимодействующий через гайки в шпинделях с указанными шпинделями абразивных элементов. На осях шпинделей 3 и сателлитов-шсстсреп 4 закреплены дополнительные и остерии 7 и 8, связанные между собой зуб «атым ремнем 9. На концах винта 6 установлены соответственно шестерни 10 и ! 1, поочередно взаимодействующие с неподвижным зубчатым сектором 12. От разворота шпиндели предохранены взаимодействием роликов 13, закрепленных на шпинделях, с поверхностями паза 14 корпуса 2.

Привод 15 жестко соединен с валом 1.

В случае исключения точек возврата, обусловленных реверсированием (фиг. 6), приводнойй винт 6 кинематически связан с шаговым двигателем 16 программоносителя 17.

Последний электрически связан с датчиком

I8 угла поворота вала 1.

Способ реализуется при работе планетарной головки следующим образом.

При включении привода 15 начинает вращаться корпус 2, при этом сателлитышестерни 4 обкатываются по неподвижному солнечному колесу 5, вращаясь вокруг своей оси. Находящиеся на одних осях с сателлитами-шестернями 4 дополнительные шестерни 7 также начинают вращение вокруг своих осей. Шпиндели 3, размещенные в корпусе 2, кинематически связанные с винтом 6, установленным в том же корпусе, выполнены с возможностью радиального перемещения. Шпиндели 3 связаны с винтом 6 посредством гаек 19 так., что когда один из шпинделей находится в центре планетарной головки, другой занимает одно из крайних положений и наоборот.

На одном торце винта размещена шестерня 10, на другом — шестерня 11, которые поочередно входят в зацепление с неподвижным сектором 12. Последний выбран такого размера, чтобы при выходе из зацепления одной из шестерен 10 или 11 другая заходила в зацепление без возможности одновременного зацепления обеих шестерен. При вращении корпуса 2 шестерня 10 или ll обкатывается по сектору 12, приводя во вращение винт 6, последний сообщает шпинделям 3 радиальное перемещение к центру или периферии в зави5

10 !

55 снмости от того, какая шестерня (10 или I I ) находится в зацеплении с сектором 12.

Развороту шпинделей препятствуки. ролики

13, взаимодействующие с поверхностями паза 14 в корпусе 2. На осях шпинделей установлены шестерни 8, кинематически связанные с шестернями 7, размещенными на осях сателлитов-шестерен 4, зубчатым ремнем 9. При вращении шестерен 7 через зубчатый ремень 9 сообп!ается вращение шестерням 8 и, соответственно, обрабатываемому инструменту.

Таким образом, совокупность движений, а именно вращение абразивного элемента и корпуса и радиальное перемещение абразивного элемента (фиг. 2), приводит к образованию траекторий сложной формы, к многократному и незакономерному взапмопсресечению траекторий абразивных зерен, также к уменьшению точек возврата при перемещении абразивных элементов. На траектории движения абразивных зерен останутся лишь точки возврата, обусловленные реверсом перемегценпя шпинделя абразивного элемента или планетарной головки в целом.

Для их исключения необходимо следующее (фиг. 6). В завнсимости от угла поворота планетарной головки датчиком 18 вырабатывается электрический сигнал, который поступает на программоноситель 7. Программоноситель, реализованный с помощью, например, микро-ЭВМ, формирует сигнал, который поступает на двигатель 16 н осуществл яет вращение винта 6, обеш|еч и на я перемещение шпинделя 3 согласно, например, закону двойной:lемнискаты Бернулли. тем самым исключая точки возврата, обусловленные реверсированием.

При осуществлении способа на обрабатываемой поверхности формируется не!тегулярная сетка мпкрорезов, образуемых непрерывными (без точек возврата) траекториями движения зерен, что обеспечивает в

1,2 — 1,5 раза более высокую чистоту поверхности, способствует равномерному износу инструмента и, следовательно, его более долгому сроку службы (не менее, чем в 2 — 3 раза), что приводит к повышеншо производительности обработки до 30% за счет уменьшения затрат времени на правку .инструмента.

1. Способ абразивной обработки плоских поверхностей с помощью вращающейся головки, абразивным элементам которой сообщают планетарное перемещение. головке-перемещение относительно обрабатываемой заготовки, отлпчающш1гя тем, что, с целью повышения качества и производительности обработки, абразивным элементам сообщают дополнительное возвратно-поступательное радиальное перемещение в плоскости, пер1306694 пендикулярной оси головки, при этом угловые скорости вращения абразивных элементов вокруг своих осей выбирают равными по величине и противоположными по направлению угловой скорости вращения головки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что радиальное возвратно-поступательное перемещение абразивных элементов осуществляют с постоянной скоростью.

3. Планетарная головка для абразивной обработки плоских поверхностей, содержащая приводной вал, связанный с корпусом, в котором размещены шпиндели абразивных элементов с шестернями, кинематически связанными с сателлитами, входящими в зацепление с неподвижным солнечным колесом, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества и производительности обработки, она снабжена механизмом возвратно-поступательного радиального перемещения шпинделей абразивных элементов, выполненным в виде приводного винта, установленного в корпусе с возможностью взаимодействия со шпинделями посредством закрепленных на них гаек, и с неподвижным зубчатым сектором посредством шестерен, смонтированных на концах винта, при этом кинематическая связь сателлитов с шестернями шпинделей выполнена в виде зубчатого ремня.

1306694

ВидА фцг.5 фие.6

Составитель А. Дроздецкий

Редактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 1360/1 I Тираж 716 Г1 одп ис н ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4