УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ КАБОШОНОВ

Полезная модель относится к ювелирной промышленности и может быть использована при обработке полудрагоценных и поделочных материалов, в том числе янтаря, в частности кабошонов со сложнопрофильной поверхностью, с заданной выпуклой или выпукло-вогнутой формой профиля основания.
Большинство изготавливаемых кабошонов представляют собой тело, ограниченное сложной профильной поверхностью с одной стороны и плоскостью с другой стороны, которая служит так же базой при обработке заготовки (профиль основания), при этом форма профиля основания имеет выпуклую форму. Происходит это по причине того, что большинство оборудования реализует именно такие формы. При этом имеется потребность в кабошонах, у которых форма профиля основания имеет участки с вогнутым профилем.
Имеется несколько способов формообразования (обработки) профильной поверхности кабошонов, которые отличаются друг от друга различной комбинацией формообразующих движений и их составом. Практическая реализация способов обработки кабошонов осуществляется на специализированных шлифовальных станках - кабошонерках, 3D-фрезерных станках или вручную [Тилипалов В.Н. Перспективные технологии и оборудование обработки янтаря / В.Н. Тилипалов, С.Б. Перетятко, В.В. Алешкевич / под ред. В.Н. Тилипалова. - Калининград, КГТУ, 2003, с. 318].
Известно устройство для изготовления кабошонов (US 3420005, МПК В24В 9/16, НКИ 51-121, опубл. 07.01.1969 г.). Работа на данном станке ведется на торце круга - поэтому можно получить только выпуклую форму профиля основания. Кроме того, данный станок имеет очень сложную конструкцию.
Известен способ и устройство изготовления кабошона (RU 2705828, МПК В24В 9/16, B28D 5/00, опубл. 12.11.2019, Бюл. №32), в котором обработку ведут торцевой поверхностью вращающегося абразивного круга. Заготовке сообщают формообразующее движение подачи с получением переменной образующей линии и постоянной направляющей линии. Заготовку устанавливают с заданной величиной смещения центра тяжести ее базового сечения в плоскости, перпендикулярной оси вращения заготовки. Движения, формирующие постоянную направляющую линию, дополняют поступательным движением центра тяжести базового сечения в плоскости, перпендикулярной оси вращения заготовки, уменьшая заданную величину смещения до нуля.
Описанный способ имеет следующие недостатки: можно получить только выпуклую форму профиля основания и при этом устройство имеет очень сложную конструкцию и требует использование сложного математического расчета копиров, т.к. для каждого отдельного сочетания формы образующей линии и направляющей линии формы кабошона необходимо рассчитать и потом изготовить индивидуальный комплект копиров, с помощью которых и происходит формообразование на станке.
Ближайшим аналогом по технической сущности к предлагаемому устройству является шлифовальный станок для обработки кабошонов по авторскому свидетельству SU 654415, МПК B28D 5/00, опубл. 30.03.1979 г. Описанное в ближайшем аналоге устройство содержит станину и смонтированные на ней инструментальную бабку с упором и шлифовальным кругом, каретку с суппортом, несущим параллельно расположенные шпиндели заготовки и копира, приводы каретки, шлифовального круга и шпинделей заготовки и копира. Описанный станок позволяет получить кабошоны с профилем основания только выпуклой формы.
К недостаткам данного устройства можно отнести отсутствие возможности изготавливать кабошоны с участками профиля основания вогнутой формы и низкую точность кабошона вследствие низкой жесткости конструкции из-за необходимости продольного перемещения суппорта и червячного редуктора, которые расположены консольно относительно направляющих, расположенных в станине станка.
Полезная модель решает проблему создания устройства, параметры которого позволяют изготавливать кабошоны с участками профиля основания заданной выпуклой и вогнутой формы и одновременно повысить точность изготовления за счет изменения конструкции.
Для получения необходимого технического результата в устройстве для формообразования кабошонов, включающем станину, смонтированную на станине инструментальную бабку с упором и шлифовальный инструмент с приводом, установленный на валу с возможностью поворота на 90° относительно инструментальной бабки суппорт с параллельно расположенными шпинделями копира и заготовки кабошона, предлагается на начальном этапе обработки суппорт установить относительно инструментальной бабки так, что ось вращения заготовки кабошона была бы расположена параллельно оси шлифовального инструмента при этом, использовать шлифовальный инструмент с радиусом не больше радиуса заданной кривизны профиля основания кабошона. Инструментальную бабку предлагается установить с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения по направляющим перпендикулярно оси вращения заготовки и снабдить регулировочным винтом для осуществления первоначального врезания шлифовального инструмента в заготовку кабошона. Кроме того, упор инструментальной бабки предлагается установить с возможностью свободного вращения вокруг своей оси и выполнить в форме цилиндра, радиус которого выбрать равным радиусу шлифовального инструмента.
Указанная проблема решается за счет конструктивных изменений устройства:
- обеспечения возможности обработки заготовки цилиндрической частью шлифовального инструмента, имеющего радиус не больше радиуса кривизны профиля основания кабошона, что позволяет формировать участки профиля основания кабошона заданной выпуклой и вогнутой формы;
- фиксации оси поворота суппорта относительно станины, что увеличит жесткость всей конструкции, а соответственно и точность позиционирования заготовки кабошона относительно шлифовального инструмента;
- обеспечения возможности возвратно-поступательного движения инструментальной бабки от усилия копира в направлении перпендикулярном оси вращения заготовки и обеспечения возможности свободного вращения упора вокруг своей оси, что значительно снижает усилие, при котором происходит взаимодействие копира и упора, а, следовательно, снижается влияние упругой деформации устройства на точность готового изделия при этом размер упора соответствует размерам шлифовального инструмента, т.е. он имеет цилиндрическую форму, что обеспечивает точную передачу формы копира готовому изделию, при этом инструментальная бабка снабжается регулировочным винтом для обеспечения врезания шлифовального инструмента в заготовку кабошона, что снижает усилие, оказываемое на заготовку, и при этом повышает точность изготовления кабошона;
- кроме того, на начальном этапе обработки суппорт предлагается устанавливать относительно инструментальной бабки так, что ось шлифовального инструмента была расположена параллельно оси вращения заготовки кабошона, это позволяет первоначально с заданной точностью сформировать участки профиля основания кабошона заданной выпуклой или вогнутой формы и при этом удалить максимальные припуски с заготовки кабошона в начале обработки и дальнейшую обработку производить с минимальными припусками, что снижает усилие обработки и, как следствие, повышает точность изделия.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где изображено:
фиг. 1 - кинематическая схема устройства для формообразования кабошонов;
фиг. 2 - то же сечение А-А;
фиг. 3 - полученные формы профиля основания: выпуклая и с вогнутыми участками базового профиля.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - станина; 2 - бабка инструментальная; 3 - суппорт; 4 - инструмент шлифовальный; 5 - упор, 6 - пружина; 7 - направляющая; 8 - привод шлифовального инструмента, 9 - вал, 10 - копир, 11 - заготовка кабошона; 12 - шкив зубчатый; 13 - передача ременная зубчатая; 14 - рукоятки привода зубчатой ременной передачи, 15 - рукоятка поворота суппорта, 16 - винт регулировочный; 17 - шпиндель заготовки кабошона, 18 - шпиндель копира.
На станине 1 располагается инструментальная бабка 2 и суппорт 3. Инструментальная бабка 2 несет на себе упор 5 в форме цилиндра, радиус которого равен радиусу шлифовального инструмента 4, и шлифовальный инструмент 4 с приводом 8 шлифовального инструмента. Одинаковая форма и размеры упора 5 и шлифовального инструмента 4 обеспечивает точную передачу формы копира 10 заготовке 11 кабошона. Инструментальная бабка 2 установлена с возможностью продольного перемещения под действием пружин 6 по направляющим 7 в направлении перпендикулярном оси вращения заготовки 11. Установленный на станине 1 на валу 9 суппорт 3 имеет возможность поворота на 90° вокруг оси, расположенной в плоскости осей копира 10 и заготовки 11 кабошона.
Копир 10, закрепленный в шпинделе 18, и заготовка 11 кабошона, закрепленная в шпинделе 17, имеют возможность вращения вокруг собственных осей, будучи связанными через зубчатую ременную передачу 13. Привод вращения заготовки 11 кабошона и копира 10 осуществляется путем вращения рукоятки 14 привода зубчатой ременной передачи. Поворот суппорта 3 осуществляется за рукоятку 15 поворота суппорта. В устройстве имеется регулировочный винт 16, который обеспечивает продольное возвратно- поступательное перемещение инструментальной бабки 2, что дает возможность плавного врезания шлифовального инструмента 4 в заготовку 11 кабошона в начале цикла обработки и отвод шлифовального инструмента 4 после окончания обработки заготовки 11 кабошона. Для уменьшения силового воздействия между упором 5 и копиром 10, упор 5 имеет возможность свободного вращения вокруг своей оси.
Устройство работает следующим образом.
Закручивают регулировочный винт 16. В шпиндель 18 копира устанавливают необходимый копир 10 и в шпиндель 17 заготовки кабошона устанавливают заготовку 11 кабошона. При закрученном винте 16, копир 10 не касается упора 5 и заготовка 11 кабошона не касается шлифовального инструмента 4. Устройство устанавливают в положение, при котором оси копира 10, упора 5, шлифовального инструмента 4 и заготовки 11 кабошона параллельны друг другу (Фиг. 1, Фиг. 2).
Включают привод 8 шлифовального инструмента 4. Выкручивают регулировочный винт 16, при этом инструментальная бабка 2 совершает продольное перемещение под действием пружин 6 по направляющим 7 до касания копира 10 с упором 5, при этом происходит врезание шлифовального инструмента 4 в заготовку 11 кабошона. После того, как копир 10 дотронулся до упора 5, начинают совместное вращение рукоятки 14 привода зубчатой ременной передачи и суппорта 3 за рукоятку 15 поворота суппорта. Таким образом, обработка заготовки 11 кабошона начинается с периферии профиля основания и постепенно переходит к вершине заготовки 11 кабошона. При этом радиус упора 5 равен радиусу шлифовального инструмента 4 - это позволяет точно передавать форму с копира 10 заготовке 11 кабошона.
Во время работы копир 10 под действием пружин 6 постоянно прижимается к упору 5. Когда суппорт 3 повернется на 90° и копир 10 станет в положение, перпендикулярное упору 5, процесс обработки заканчивается. Закручивается регулировочный винт 16, при этом, инструментальная бабка 2 по направляющим 7 совершает обратное продольное перемещение и заготовка 11 кабошона отводится от шлифовального инструмента, выключается привод шлифовального инструмента 8.
Таким образом, предлагаемое устройство, по сравнению с ближайшим аналогом, является устройством, параметры которого позволяют изготавливать кабошоны с участками профиля основания заданной выпуклой и вогнутой формы и одновременно повысить точность изготовления.