Механизм подачи шлифовальной бабки

 

О П И С А Н И Е ()94П62

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 781036 (22) Заявлено 17.10.80 (21) 3007259/25-08 (51).Ч.Кл.з В 24 В 47/20 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень ¹ 25 (53) УДК 621.924,54 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.07.82 (72) Автор изобретения

I (71) Заявитель

А.-Г. Ю. Марцинкявичюс

Вильнюсский инженерно-строительный инст)атут (54) МЕХАНИЗМ ПОДАЧИ ШЛИФОВАЛЪНОЙ БАБКИ

Изобретение относится к области станкостроения и может быть применено в шлифовальных станках.

По основному авт. св. № 781036 известен механизм подачи шлифовальной бабки, используемый в шлифовальных станках с автоматической врезной подачей шлифовального круга. Этот механизм содержит лимб подачи, кинематически связанный с винтовой передачей установочных перемещений шлифовальной бабки, цилиндр быстрых ходов, жестко связанный с винтом подач, клин врезных подач, связанный с серводвигателем и установленный с возможностью осевого хода в введенном в устройство кронштейне, установленном на шлифовальной бабке между винтом подач и гидроцилиндром и жестко связанном со штоком поршня гидроцилиндра быстрых ходов, причем клин расположен под прямым углом и оси гидроцилиндра и винта подач и установлен с возможностью контакта с винтом подач только в рабочем положении шлифовальной бабки 11).

Винт подачи снабжен дополнительной, гайкой, установленной с возможностью взаимодействия с тарельчатой пружиной.

Хотя такая конструкция позволяет получить высокую жесткость механизма, прн помощи его нельзя измерять силу резания, приложенную к шлифовальному кругу, и управлять этой силой. Это уменьшает технологические возможности станка.

Целью настоящего изобретения является управление силой резания, приложенной к шлифовальному кругу, и за счет этого расширение технологических возможностей станка.

Данная цель достигается тем, что крон10 штейн, установленный на шлифовальной бабке между винтом подач н гидроцилйндром, выполнен упруго податливым и связан с преобразователем системы управления силой резания, а клин врезных подач связан с серводвигателем при помощи связи, податливой в направлении, перпендикулярном к оси клина, и жесткой вдоль осп клина.

Упруго податливый кронштейн будет упруго деформироваться от радиальной силы, приложенной и шлифовальному кругу„ его упругая деформация воздействует на преобразователь системы измерения силы резания, которая выдаст сигнал, пропор25 циональный величине упругой деформации кронштейна. Если бы клин врезных подач был связан с серводвигателем связью (тягой), жесткой перпендикулярно к оси клина, то жесткость этой связи влияла бы на

30 величину упругой деформации кронштейна

94 167 и вносила бы погрешность в измерение силы резания, так как клин врезных подач во время работы перемещается вдоль оси. Поэтому связь сделана податливой перпендикулярно к оси клина.

На фиг. 1 изображен общий вид механизма подач в сборе со шлифовальной бабкой; на фиг. 2 — схема включения преобразователя в систему управления силой резания.

Корпус салазок 1 механизма подач собран на станине станка 2. Винт подач 3 установлен в основной гайке 4 и направляющей шлицевой втулке 5. Гайка 4 посредством упорного подшипника качения 6 и двух радиальных подшипников качения 7 установлена в корпусе салазок 1. Упорный подшипник 6 упирается во фланец 8, а с другой стороны в этот подшипник упирается гайка 4. Радиальные подшипники 7 в осевом направлении ограничены гайкой 9.

На винте 3 собрана вспомогательная гайка

10, соединенная с основной гайкой 4 при помощи штифта 11. Штифт 11 в гайку 4 запрессован, а в гайку 9 входит с зазором, чтобы ее не перекашивал, но мог передавать ей вращение.

На гайку 10 надет упорный подшипник качения 12, в который через вспомогательную тарелку 13 упирается тарельчатая, пружина 14. ограниченная с другой стороны чашкой 15, последняя через фланец Я соединена с корпусом салазок 1. Гайка 4 изготовлена заодно с шестерней, которая сцепляется с блоком шестерен 16, большая шестерня этого блока соединена с шестерней 17, соединенной с лимбом подач 18 при помощи вала 19. Шестерня 17 и блок шестерен 16 установлены на подшипниках в корпусе салазок 1. На конце винта подач

3 закреплен а втулка 20, имеющая вырез вдоль оси. В этот вырез входит с зазором кронштейн 21 шлифовальной бабки, в котором собраны клин 22, подвижная направляющая качения 23, ролики качения

24. Неподвижная направляющая качения изготовлена заодно с кронштейном 21. Клич

22 соединен со штоком поршня 25 гидроцилиндра 26 при помощи двух плоских пружин 27. Упругая часть кронштейна 21 выполнена в виде двух плоскопараллельпых пластин, расположенных по обе стороны поршня 25 с пружинами 27. Это позволяет одновременно обеспечить достаточную жесткость кронштейна и избежать изгиба его упругой части от сил трения клина

22 в направляющих качениях. Гидроцилиндр. 26 жестко скреплен с кронштейном

21 шлифовальной бабки.

В подвижную направляющую качения 23 упирается полусферический упор 28, на котором собрана тарельчатая пружина 29; с одной стороны упирающаяся в этот упор, с другой стороны — в чашку 30, соединенную с кронштейном 21 шлифовальной баб5

65 ки. С другой стороны к кронштейну 21 шлифовальной бабки прикреплен кронштейн 31, в который упирается тарельчатая пружина 32, надетая на шток поршня

33 гидроцилиндра 34 быстрых ходов (быстрых отводов-подводов) шлифовальной бабки. Таким образом, пружина 32 прижимает шток поршня его полусферическим торцом к кронштейну 21 шлифовальной бабки. Гидроцилиндр 34 соединен с втулкой 20. Кронштейн 21 шлифовальной бабки при помощи винтов 35 соединен с корпусом шлифовальной бабки 36. Корпус шлифовальной бабки 36 своими направляющими через ролики качения 37 установлен на направляющих корпуса салазок 1.

Шток поршня 25 своим верхним концом воздействует на два микровыключателя 38, установленных на угольниках 39. Эти угольники закреплены На корпусе шлифовальной бабки 36. Один из микровыключателей 38 слу>кит для установки величины черновой врезной подачи, другой — для чистовой врезной подачи. Безразлично, который из микровыключателей будет слу>кить для черновой, а который для чистовой подачи, поэтому они обозначены тождественно. На корпусе шлифовальной бабки 36 также закреплена державка 40, к которой крепится преобразователь 41 системы измерения и управления силой шлифования.

Своим измерительным наконечником прсобразователь упирается в кронштейн 31.

Преобразователь 41 (фиг. 2) электрически связан со сравнивающим устройством

42, с которым при помощи переключателей

43 и 44 связаны два задатчика 45 и 46.

С другой стороны сравнивающее устройство при помощи переключателя 47 связано с усилителем 48, усилитель связан с серводвигателем 49. Серводвигатель имеет связь управления станком 50 (воздействует на станок), станок 50 таким >«е образом связан с преобразователем 41.

На фиг. 1 показан вариант, когда применена винтовая передача скольжения.

Но вместо нее может быть применена и передача качения, которая изготавливается с натягом между винтом и гайкой. В таком случае необходимость применения дополнительной гайки 10 и штифта 11 отпадает, в остальном конструкция принципиально не изменится.

Механизм подач работает следующим образом.

При врезном шлифовании наладочные перемещения шлифовальной бабки (на нужный размер шлифования) получаем от винта подач 3, который осевое перемещение получает от вращения лимба подач 18.

От лимба 18 вращается вал 19, шестерня

17, от нее блок шестерен 16, малая шестерня этого блока вращает шестерню, изготовленную заодно с основной гайкой 4. От вращения гайки 4 винт подач 3 переме941167 щается. Заодно; гай oft 4 вр, ц".егс- ; вспомогательная гайка 10, полу;ающая вращение от гайки 4 посрсд"-;30м штиф1 1. Синх1эоннос;ра L! . !!! c гася

4 и 10 обеспечивает за счет пружины 14 беззазорнос соединение этих гаек с винтом подач 3, высокую и:ссткость винтовой передачи и точность перемещения шлифовальной бабки винтом подач 3. Пр.1чем пружина 14 создает натяг не только в

ВННТоВоН передаче, но и в упорном подшипнике 6 основной гайки 4.

Быстрый подвод-отвод шлифовальной бабки осуществляется от движения штока поршня 33 в гидроцилиндре 34 быстрых ходов. При быстром подводе шлифовальной бабки шток поршня 33 движется в сторону винта подач 3, своим сферическим концом он толкает кронштейн 21 шлифовальной бабки, а вместе с ним и шлифовальную баску до тех пор, пока упор 28 не упрется плоским концом в торец винта подач 3.

Упор 28 за счет своей полусферической головки сможет самоустановиться так, чтобы ее высокий торец кантактировал с торцом винта подач 3 по плоскости, что обеспечит максимальную жесткость соединения. При быстром отводе шлифовальной бабки шток поршня 33 движется в сторону от винта подач 3, тянет за собой пружину 32, последняя через кронштейн 31 тянет кронштейн 21 шлифовальной бабки, а вместе с ним и шлифовальную бабку. Пружина 32 служит для демпфирования удара от силы инерции при отводе шлифовальной бабки, а также обеспечивает постоянный прижим кронштейна 21 шлифовальной бабки к полусферическому торцу штока поршня 33 в отведенном положении шлифовальной бабки, что в свою очередь обеспечивает разгон шлифовальной бабки без удара при быстром подводе ее на шлифование. Осевой натяг винтовой передачи и упорного под шипника 6 силой пружины 14 при этом обеспечит высокую точность быстрого подвода шлифовальной бабки в загаданное положение.

Врезная подача шлифовальной бабки при шлифовании осуществляется от движения штока поршня 25 (на фиг. 1 вверх), который при помощи двух плоских пружин

27 двигает клин 22. Шлифовальная бабка находится в подведенном положении, упор

28 гидравлической силой поршня 33 через подвижную направляющую качения 23, ролики качения 24, клин 22, неподвижную направляющую качения, изготовленную совместно с кронштейном 21 шлифовальной бабки, прижат к винту подач 3. При этом поршень 33 находится не в конечном положении относительно гидроцилиндра 24, а на некотором расстоянии от его торца (в данном случае в пределах 1 мм), чтобы гарантировать нужную величину хода врезной подачи, например, 0,6 мм (такая величина

Я хода подачи предусмотрена по паспорту станка ЗБ153, при желании может получить любую другую величину. хода) . Поэтому при перемещении клина 22 шток поршня

33 будет толкать кронштейн 21 шлифовальной бабки, чтобы выдержать упор 28 постоянно прижатым к винту подач " — - шлифовальная бабка получит врезную подачу.

Чтобы система могла управлять силой шлифования, первоначально необходимо отделить силу трения качения от силы шл!I фования. Для этого при холостом движении шлифовальной бабки (без шлифования детали) измеряется сила трения качения, как функция величины деформации кронштейна 21. От силы трения кронштейн 21 будет деформироваться, эта деформация через кронштейн 31 передается на преобразователь 41, от него — на усилитель 48. Показывающий прибор усилителя покажет силу трения. Зная силу трения и податливость кронштейна 21, задатчиком 45 можем задать сигнал, соответствующий сумме силы трения н силы чернового врезного шлифования, задатчиком 46 — сигнал, соответствующий сумме силы трения н силы чистого врезного шлифования. Тогда при последующем врезном шлифовании преобразователь 41 будет измерять суммарную деформацию кронштейна 21, вызванную силой трения качения шлифовальной бабки и силой шлифования, и на сравнивающее устройство 42 выдаст сигнал, соответствующий величине суммы этих сил.

В зависимости от режима шлифования — чернового либо чистового к сравнивающему устройству при помощи персключателей 43 или 44 будет также подключен задатчик 45 либо 46. Переключатель

47 будет соединять сравнивающее устройство 42 с усилителем 48 только в подведенном на шлифование положешш шлифовальной бабки. Таким образом, если шлифованне черновое, переключатели 43 и 47 включены, переключатель 44 выключен. Сигнал с задатчика 45 и преобразователя 41 поступает в сравнивающее устройство 42, откуда разность этих сигналов поступает в усилитель 48. Усиленный сигнал поступаег в серводвигатель 49, который управляет станком 50 — поддерживает врезную подачу такой величииы, чтобы сила шлифования, соответствовала заданной задатчиком 45.

После срабатывания первого из микровыключателей 38 переключатель 43 отключается, а 44 включается, система производит шлифование с силой, заданной задатчиком 46 (чистовое врезное шлифование).

Для этого сигнал с задатчика 46 поступает в сравнивающее устройство 42 и сравнивается с сигналом преобразователя

41, разница двух сигналов, как и раньше, поступает в усилитель 48, оттуда в серводвигатель 49 и далее на станок 50. Врезная подача меняется настолько, чтобы си7, 941167

65 ла шлифован;«я сравнялась с заданной преобразователем 46. При таком шлифовании шток поршня при своем ходе нажимает на второй ««з микровыклю«arелей 38, он срабатывает, от него отключается переключатель 44, а гидропривод станка получает команду на быстрый отвод шлифовальной бабки, как описано выше. При быстром отво,е шлифовальной бабки, как только упор 28 теряет контакт с винтом подач 3., и"реял«очатель 47 срабатывает и отключает усил««тель 48, и таким образом выключает работу системы управления. Переключатель

43 "àaмкнется, когда шток поршня 25 отойдет от первого из микровыключателей ЗЗ, В результате этих ходов шток поршня 33 отведет шлифовальную бабку ускоренно назад, а шток поршня 25 вернет клин 22 в исходное положение, бывшее до врезной подачи. Для осуществления указанных команд микровыключатели 38 будут подключены к электрогидравлической схеме обычного шлифовального станка с автоматической врезной подачей. Величина хода черновой и чистовой врезной подачи будет регулироваться установкой микровыключателей 38 в соответствующее положение на угольниках 39 по высоте. Для этого угольники 39 имеют соответствующие шкалы с делениям««.

При повторном быстром подводе шлифовальной бабки на шлифование, когда упор 28 коснется винта подач 3, контакт закроется, и система управления опять будет включена для повторного хода шлифования. При шлифовании с продольной подачей шток поршня 25 не будет двигаться, перемещение быстрых отводов-подводов шлифовальная бабка будет получать or гидроцилиндра 34, а подачу при шлифовании — от винта подач 3 тем же образом, как описано выше для наладочных перемещений врезного шлифования, то есть подачу шлифовальной бабки будут производить лнмбом 18. Силу шлифования здесь можно регулировать за счет изменения скорости продольной подачи детали. В данном случае ссрводвигатель 49 будет управлять не скоростью поперечной подачи шлифовальной бабки, а скоростью продольного хода стола станка. Здесь переключатели 43 н 44 могут управляться вручную — ими будет задаваться сила либо для чернового шлифоп:.;:.. с продольной подачей, либо для чистового. В остальном работа системы по схеме фиг. 2 будет та же, как и описанная для шлифования с врезной подачей. Система по фиг. 2 может быть применена и в упрощенном варианте — только для измерения сил трения либо шлифования, а также для ручного управления силой шлифовация. В таком случае задатчики, переключатели, сравнивающее и исполнительное устройство не нужны, преобразователь 41 мо10

30 жет быть напряму«о соединен с усиa««re;«ем

48. Показывающий прибор усилителя будет показывать суммарную силу трен««п шлифования. Рабо «ий в таком слу-«ае мо«жет подбирать либо управлять вру-«««у«о режимом шлифования с целью обеспечения требуемой точности и качества шлифования.

В качестве задатчиков, сравнивающего устройства, усилителя, показывающего прибора здесь могут быть применены серийно выпускаемые электронкые усилители с их органами управления, применяемые для подключения к емкостным либо индуктивным датчик«ам линейных перемещений, например, прибор BE-47 Вильн«осского филиала ЭНИМС, работающий с емкостными преобразователями, измерительная система типа 214 Московского завод", кал««бра., работающая с индуктивными преобразователями, либо другие. В качестве серводвигателя 49 для шлифования с врезной подачей может быть применен п«дропилиндр

26, к которому для регулирования скорости подачи может быть подключен следящий золотник с электроуправленнем типа

Г68-11А Ленинградского завода гидроаппаратуры. В качестве серводвигателя 49 для шлифования с продольной подачей может быть применен .гидроцилиндр продольной подачи стола станка (««а чертежах не показан), также управляемь«й от золотника типа Г68-11А. В качестве переключателя 47 лучше всего применить контакты реле, один из проводов катушки питания которой замыкался бы на массу станка через упор 28. Данный провод можно соединить с кронштейном 21, предварительно электрически заизолировав этот кронштейн от корпуса шлпфоваль««ой бабки 36 (на фиг. 1 это не показано).

Тогда при касании упора 28 с винтом 3 по катушке реле протекает ток и реле срабатывает, контакт замыкается. Так как принято замыкание на массу станка, то реле должно работать от малого напряжения

6 — 12 В.

t

Чтобы черезмерная податливость кронштейна 21 не оказывала отрицательного влияния на жесткость станка, его упругая часть в виде двух плоскопараллельных пластин должна быть такой жесткости, чтобы перемещение измерительного наконечника преобразователя 41 не превышало 0,02 — 0,05 мкм ка 10Н радиальной силы, приложенной к шлифовальной бабке, При передаточном отношении плеча кронштейна 31 к плечу прог. «oa кронштейна 21, равном 2: 1, жесткость кронштейна

21 будет на порядок выше жесткости механизмов подач современных станков, поэтому податливость кронштейна 21 практически не окажет влияния на общую жесткость

941167

10 станка. Вместе с тем прибор BE-47 либо измерительная система типа 214 позволяет с достаточной точностью измерять перемещения в пределах 0,02 — 0,05 мкм.

В свою очередь плоскопараллельные пружины 27 должны быть нежестки в напРавлении, перпендикулярном к оси клина, чтобы их жесткость не влияла на упругие перемещения кронштейна 21 и точность движения клина 22. Их достаточная жесткость в этом направлении 50 — 100 Н/мм, Применение механизма подачи с управлением и измерением силы шлифования позволяет лучше подобрать оптимальные режимы шлифования, а также повысить точность и производительность обработки. формула изобретения

Механизм подачи шлифовальной бабки по авт. св. № 781036, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, кронштейн выполнен в виде двух частей, связанных через упругий элемент, а клин врезных подач связан с серводвигателем при помощи связи, подат-. ливой в направлении, перпендикулярном к оси клина, и жесткой в направлении вдоль оси клина.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 781036, кл. В 24 В 47/20, 1980.

Редактор Н. Аристова

Составитель В. Алексеенко

Техред В. Рыбакова

Корректор С. Файн

Заказ 649/496 Изд. № 169 Тираж 882 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыти&

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. барьк. фил. пред. «Патент»