Устройство для доводки плоскостей
Владельцы патента RU 2570134:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для абразивной обработки плоскостей деталей. Устройство содержит дисковый притир, закрепленный на верхнем конце шпинделя, размещенного в подшипниках внутри эксцентричной втулки, и привод колебаний и вращения притира. Привод колебаний и вращения состоит из двух регулируемых приводов. Привод колебаний притира связан с эксцентричной втулкой. Привод вращения выполнен в виде планетарной передачи с внутренним зацеплением, шестерня-сателлит которой жестко закреплена на нижнем конце шпинделя и находится в зацеплении с колесом, установленным с возможностью вращения концентрично наружному диаметру эксцентричной втулки и кинематически связанным с приводом вращения. Приводы колебаний и вращения связаны с блоком циклового программного управления. В результате расширяются технологические возможности устройства за счет реализации различных видов управляемых траекторий рабочего движения притира, а также повышаются производительность и качество обработки. 3 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для абразивной обработки точных плоскостей деталей.
Известно устройство для плоской доводки, содержащее привод, притир и нажимное устройство, выполненное в виде подпружиненной втулки с зубчатым венцом планетарного механизма, сателлит которого установлен со смещением на центральном валу и связан с кассетой для деталей. Центральный вал кинематически связан с приводом вращения, а притир свободно установлен на оси и снабжен тормозным устройством с регулируемым моментом сопротивления (патент RU №2056267 от 20.03.96, кл. B24B 37/04). При полном торможении притира траектория относительного движения кассеты с деталями - это гипоциклоида, параметры которой постоянны и определяются передаточным отношением планетарного механизма.
Недостатками устройства являются, во-первых, невозможность воспроизведения других видов траекторий, так как его кинематика даже при нулевом тормозном сопротивлении не позволяет полностью исключить вращательную составляющую относительного движения кассеты и притира. Во-вторых, невозможность поддержания в соответствии с технологическими требованиями постоянного соотношения скоростей поступательного и вращательного движений ввиду переменного характера сил абразивного трения во времени.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для доводки плоскостей, содержащее дисковый притир, установленный на оси, размещенной внутри эксцентричной втулки, снабженной противовесами и связанной с приводом вращения, а также фрикционную волновую передачу, наружное колесо которой расположено по периферии притира, а внутреннее колесо закреплено неподвижно и установлено концентрично наружному диаметру эксцентричной втулки (патент RU №2042494 от 27.08.95, кл. B24B 37/04). Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - дисковый притир, закрепленный на верхнем конце шпинделя, размещенном в подшипниках внутри эксцентричной втулки, которая снабжена противовесами и связана с приводом колебаний и вращения.
Известному устройству, принятому за прототип, присущи недостатки вышеуказанного аналога, что существенно ограничивает технологические возможности по производительности и качеству обработки.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет реализации различных видов управляемых траекторий рабочего движения притира, повышение производительности и качества обработки.
Поставленная задача была решена за счет того, что известное устройство для доводки плоскостей, содержащее дисковый притир, закрепленный на верхнем конце шпинделя, размещенном в подшипниках внутри эксцентричной втулки, которая снабжена противовесами и связана с приводом колебаний и вращения, согласно изобретению оно снабжено блоком циклового программного управления, а привод колебаний и вращения состоит из двух регулируемых приводов, при этом привод вращения выполнен в виде планетарной передачи с внутренним зацеплением, шестерня-сателлит которой жестко закреплена на нижнем конце шпинделя и находится в зацеплении с колесом, установленным с возможностью вращения, концентрично наружному диаметру эксцентричной втулки и кинематически связанным с регулируемым приводом вращения, причем приводы колебаний и вращения связаны с блоком циклового программного управлении.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - снабжено блоком циклового программного управления; привод колебаний и вращения состоит из регулируемого привода колебаний и регулируемого привода вращения; привод вращения выполнен в виде планетарной передачи с внутренним зацеплением, шестерня-сателлит которой жестко закреплена на нижнем конце шпинделя и находится в зацеплении с колесом, установленным, с возможностью вращения, концентрично наружному диаметру эксцентричной втулки и кинематически связанным с регулируемым приводом вращения; приводы колебаний и вращения связаны с блоком циклового программного управлении.
Наличие регулируемого привода вращения и регулируемого привода колебаний позволит изменять соотношение частот колебательного и вращательного движений, что в свою очередь позволит управлять геометрическими и кинематическими параметрами траектории рабочего движения притира и, следовательно, расширить технологические возможности устройства и повысить производительность и качество обработки.
Выполнение привода вращения в виде планетарной передачи с внутренним зацеплением позволит реализовать различные виды траекторий рабочего движения притира с требуемыми геометрическими и кинематическими параметрами, что в результате повысит производительность и качество обработанной поверхности.
Наличие блока циклового программного управления позволит обеспечить автоматическое бесступенчатое изменение геометрических и кинематических параметров траектории рабочего движения в процессе обработки и существенно повысит производительность и качество обработки.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства.
На фиг. 2 - траектории рабочего движения притира.
На фиг. 3 - траектория с повышенной скоростью резания (вибровращение).
Устройство для доводки плоскостей (фиг. 1) содержит дисковый притир 1, закрепленный на верхнем конце шпинделя 2, размещенном в подшипниках внутри эксцентричной втулки 3. Эксцентричная втулка 3 связана ременной передачей 4 с регулируемым электродвигателем 5. Для балансировки инерционных сил и их моментов у верхнего и нижнего торцов эксцентричной втулки 3 закреплены два оппозитно расположенных противовеса 6 и 7.
Кинематическая цепь вращения притира 1 включает в себя планетарную передачу с внутренним зацеплением, шестерня-сателит 8 которой закреплена на нижнем конце шпинделя 2 и находится в зацеплении с колесом 9, установленным с возможностью вращения концентрично наружному диаметру эксцентричной втулки 3 и кинематически связанным ременной передачей 10 с электродвигателем 11. Электродвигатели 5 и 11 связаны с блоком циклового программного управления (ЦПУ) 12.
Устройство работает следующим образом.
При включении электродвигателя 5 вращение с помощью ременной передачи 4 сообщается эксцентричной втулке 3, в результате чего шпиндель 2 и притир 1 совершают поступательное движение по круговой траектории с радиусом, соответствующим эксцентриситету внутреннего диаметра втулки 3. Одновременно, с помощью планетарной передачи, притиру 1 сообщается вращение за счет обкатки шестерни-сателита 8 по колесу 9 и вращения последнего от электродвигателя 11. Путем изменения соотношения скоростей поступательного и вращательного движений с помощью регулируемых электродвигателей 5 и 11 задается вид траектории рабочего движения притира и ее геометрические параметры. Требуемые частоты вращения двигателей в режиме наладки задаются вручную, а в автоматическом цикле блоком циклового программного управления (ПДУ) 12.
Совпадающие по направлению поступательное и вращательное движения притира образуют результирующую траекторию в виде эпициклоиды (фиг. 2), а при разнонаправленных - гипоциклоиды. Плотность сетки результирующей траектории (фиг. 2) регулируется путем изменения соотношений скоростей круговых колебаний и вращения и не зависит от сил абразивного трения в контакте притир - обрабатываемая деталь. Кроме того, кинематика устройства позволяет сообщать притиру 1 только поступательное либо только вращательное движение. Поступательное движение в виде круговых колебаний образуется при однонаправленном вращении с одинаковой частотой эксцентричной втулки 3 и зубчатого колеса 9 планетарной передачи, а только вращательное движение сообщается притиру от электродвигателя 11 при неподвижной эксцентричной втулке 3. Таким образом, конструкция устройства для доводки плоскостей позволяет простыми техническими средствами реализовать различные виды траекторий рабочего движения притира и задавать в соответствии с техническими требованиями их геометрические и кинематические параметры.
По программе в начале цикла обработки задается траектория с повышенной скоростью резания, например циклоидальная с малой плотностью сетки (вибровращение) (фиг. 3). По мере съема припуска и повышения плоскостности обрабатываемой поверхности, для формирования требуемого микрорельефа, плотность сетки следов обработки увеличивается путем увеличения частоты круговых колебаний и уменьшения скорости вращения. В результате существенно повышается производительность и качество обработанной поверхности.
Преимущество изобретения состоит в том, что возможность реализации различных видов траекторий рабочего движения притира значительно расширяет технологические возможности устройства, повышает производительность и качество обработки.
Устройство для доводки плоскостей деталей, содержащее дисковый притир, закрепленный на верхнем конце шпинделя, размещенного в подшипниках внутри эксцентричной втулки, которая снабжена противовесами, а также привод колебаний и вращения притира, отличающееся тем, что оно снабжено блоком циклового программного управления (ЦБУ), а привод колебаний и вращения притира состоит из двух регулируемых приводов, связанных с блоком ЦБУ, при этом привод колебаний притира связан с эксцентричной втулкой, а привод вращения притира выполнен в виде планетарной передачи с внутренним зацеплением, шестерня-сателлит которой жестко закреплена на нижнем конце шпинделя и находится в зацеплении с колесом, установленным с возможностью вращения концентрично наружному диаметру эксцентричной втулки и кинематически связанным с регулируемым приводом вращения.
