ШЛИФОВАЛЬНЫЙ СТАНОК

Полезная модель относится к станкостроению и может быть использована для сплошного шлифования тел вращения, например для калибровки крупных монокристаллов.
Известно устройство вертикальной компоновки для шлифования колец, содержащее установленные на станине шлифовальные головки с индивидуальными приводами подач, нижнюю опору с приводом её вращения, соосный с опорой вращающийся прижим и совмещенное с ним центрирующее средство в виде гильзы с заходным конусом (а.с. №1093490 МПК В 24 В 5/16, 1983 г.).
Размещение в этом устройстве привода под зоной обработки требует мер защиты его от попадания охлаждающей жидкости и отходов обработки, что усложняет конструкцию устройства и снижает его надежность. Устройство предназначено для врезного шлифования и в нем отсутствует механизм продольной подачи, т.е. невозможна обработка тел вращения большой длины.
Из известных технических решений наиболее близким к полезной модели является устройство для абразивной зачистки заготовок содержащее станину с направляющими, на которых установлен суппорт, снабженный приводом его перемещения по направляющим. На столе жестко установлена опорная бабка с вращающимся центром и, на цилиндрических направляющих параллельных направляющим станины, шпиндельная бабка с приводами вращения шпинделя и перемещения по направляющим. Устройство снабжено двумя оппозитно установленными на станине шлифовальными головками с приводами поперечной подачи. Устройство выполнено с горизонтальной компоновкой (А.с. №1135611, МПК В 24 В 5/04, 1977).
Такая конструкция непригодна для обработки изделий из хрупких дорогостоящих материалов, например для калибровки крупных (диаметром 240-300 мм) монокристаллов кремния, т.к. при горизонтальной компоновке удержание изделия без центров, только за счет трения требует недопустимо большого усилия зажима, а выполнение центровых отверстий приведет к увеличению
отходов дорогостоящего материала. Кроме того, возникнут трудности при установке изделий из-за необходимости довольно точного их позиционирования на весу перед зажимом.
Технической задачей решаемой полезной моделью является упрощение установки обрабатываемого изделия с исключением его предварительной центровки
Эта задача решается за счет того, что в шлифовальном станке, содержащем станину с направляющими, установленный на этих направляющих суппорт с направляющими, параллельными направляющим станины, установленную на направляющих суппорта ведущую бабку с торцовым поводком и приводами вращения шпинделя и перемещения по направляющим суппорта, жестко установленную на суппорте опорную бабку с соосной со шпинделем ведущей бабки вращающейся опорой, привод перемещения суппорта и две оппозитно установленные на станине с обеих сторон направляющих шлифовальные головки с приводами подачи, в отличие от ближайшего аналога, направляющие выполнены вертикальными, опорная бабка размещена под ведущей бабкой, а опора выполнена в виде платформы.
Вертикальная компоновка станка позволяет устанавливать обрабатываемое изделие торцом на опору без точного позиционирования относительно оси шпинделя с последующим центрированием любым подходящим центрирующим средством, взаимодействующим с поверхностью подлежащей обработке и убирающимся из зоны обработки после зажима изделия. Причем усилие для центрирования, ввиду того, что вес изделия воспринимается опорой и необходимо преодолеть только силу трения, требуется небольшое. Размещение вращающейся опоры (не имеющей привода) под шпиндельной бабкой, а не наоборот, обеспечивает лучшие условия установки, т.к. уровень поверхности, на которую устанавливают изделие, будет ниже (из-за меньшего осевого размера опорной бабки, чем у шпиндельной бабки и отсутствия привода). Кроме того, при этом нет необходимости защищать привод от попадания охлаждающей жидкости и отходов обработки.
Снабжение станка средством предварительного зажима позволяет точно установить изделие с выверкой положения кристаллографических осей монокристалла перед окончательным зажимом.
Снабжение станка средством фиксации положения шпинделя (при выключенном приводе его вращения) позволяет производить, при необходимости, шлифование грани.
На фиг.1 показан общий вид станка, вид спереди, на фиг.2 - то же, вид сбоку, на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1 (шпиндельный узел), на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.1 (опорная бабка), на фиг.5 - вид по стрелке Б на фиг.2 (зона обработки), на фиг.6 - разрез по В-В на фиг.1.
Станок содержит станину 1 с поперечиной 2. На середине поперечины закреплены вертикальные направляющие 3, на которых установлен суппорт 4 с приводом 5 его перемещения. В верхней части суппорта на направляющих 6 параллельных направляющим 3 установлена ведущая бабка 7 со шпинделем 8 и приводом 9 его вращения и привод 10 перемещения ведущей бабки. В шпинделе установлен торцовый поводок 11.
В нижней части суппорта, под ведущей бабкой, жестко закреплена опорная бабка 12 с установленным на подшипниках и соосным со шпинделем 8 валом 13, на верхнем конце которого закреплена опорная платформа 14, а на нижнем - зубчатое колесо 15 взаимодействующее с фиксатором 16.
По обе стороны суппорта 4 на горизонтальных направляющих 17 поперечины 2 установлены тумбы 18 и 19, на которых оппозитно размещены шлифовальные головки 20 и 21 с чашечными кругами 22 и 23 и приводами вращения 24, 25 и подачи 26.
Шпиндель 8 (фиг.3) установлен на подшипниках в пиноли 27 подпружиненной тарированной пружиной 28 относительно корпуса 29 ведущей бабки 7. Ход пиноли ограничивается упорным кольцом 30.
Поводок 11 и опорная платформа 14 выполнены одинаковой конструкции и содержат чашу 31 с конической внутренней поверхностью 32 и коническим
хвостовиком 33, устанавливаемым в конические гнезда шпинделя 8 и вала 13 опорной бабки 12 соответственно, и грибовидную пяту 34,опирающуюся сферической поверхностью 35 на чашу 31 и прижимаемую к ней винтами 36.
Перемещение ведущей бабки 7 контролируется датчиками длины изделия 37 и предварительного зажима 38 и муфтой предельного момента (не показана) привода 10 ее перемещения. Привод 10 перемещения ведущей бабки, датчики 37, 38 и пиноль 18 с пружиной 19 образуют средство предварительного зажима изделия.
Станок работает следующим образом.
Перед установкой изделия датчик 37 настраивают на длину изделия так, чтобы положение ведущей бабки 7 обеспечивало его свободную установку. Датчик предварительного зажима 38 настраивают на перемещение ведущей бабки при предварительном зажиме, обеспечивая требуемое усилие зажима. Муфту предельного момента привода 10 перемещения бабки настраивают на усилие окончательного зажима. Шлифовальные головки 20 и 21 при помощи механизмов подачи 39,40 устанавливают в положение соответствующее диаметру изделия. Для обеспечения самоустановки пят 34 поводка 11 и платформы 14 отпускают винты 36.
Изделие устанавливают на опорную платформу 14 и включают привод 10 перемещения ведущей бабки, которая движется до срабатывания датчика предварительного зажима 38 и останавливается, осуществляя предварительный зажим изделия. Подходящим средством осуществляют центрирование изделие по поверхности, подлежащей обработке, выверяют положение кристаллографических осей и снова включают привод перемещения шпиндельной бабки, которая перемещается до срабатывания муфты предельного момента, осуществляя окончательный зажим изделия. Затем включают привод 8 вращения шпинделя, шлифовальные головки 20 и 21 подают (обе сразу или по отдельности) до врезания кругов 22 и 23 на заданную глубину,
включают привод 5 перемещения суппорта 4 (т.е. продольную подачу) и производят обработку изделия.
При необходимости сошлифования на изделии грани его положение фиксируют, вводя фиксатор 16 в зацепление с зубчатым колесом 15.
Возможны и другие конструктивные исполнения станка. Например, пи-ноль может быть снабжена гидравлическим приводом с контролируемым давлением, при помощи которого осуществляется как предварительный, так и окончательный зажим изделия. Опорная и ведущая бабки могут быть снабжены убирающимися из зоны обработки подходящими центрирующими средствами, например, как в устройствах по пат. SU №562179 или а.с. SU №1263490.