Направляющие фигурной обработки материала в плоскости режущей нити
GUIDES FOR SHAPED TREATMENT OF MATERIAL IN PLANE OF CUTTING THREAD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении сложных форм изделий из металла (штампов, матриц, пуансонов, базовых деталей и т.п.) из блоков минералов, пластмасс и др. по криволинейным внутренним и наружным поверхностям.
Проблема долговечности направляющих скольжения, точности положения линии движения имеется при использовании режущего троса (или нити) в машиностроительной, камнеобрабатывающей, строительной и др. промышленности.
Уровень техники
Известна канатная пила (патент США № 3635207, кл. МПК B28D 1/08, опубл. 18.01.1972), содержащая бесконечный режущий инструмент с приводом и направляющими шкивами и рабочий стол для крепления и подачи обрабатываемого изделия.
Недостатком известной канатной пилы является отсутствие возможности обработки фасонных изделий.
Известна канатная пила (а.с. СССР № 355021, кл. МПК В28D 1/08, опубл. 16.10.1972), содержащая бесконечный режущий канат, привод, направляющие ролики, координатный стол для крепления и подачи обрабатываемого изделия.
Недостатком этого устройства является  изменение точки приложения реакции каната при изменении направления усилия резания и, кроме того, заклинивание каната между различными направляющими роликами и его пробуксовка при реакции близкой к 45̊ от оси ролика. При изменении точки опоры рабочего участка режущего каната изменяется и стрела прогиба каната, что вызывает различные отклонения реза от заданного размера, снижает качество обработки и увеличивает допуск на чистовую обработку. Повышение нагрузки на режущий канат  при возможном заклинивании снижает срок его службы.
Известна также канатная пила (а.с. СССР № 827304, кл. МПК В28D 1/08, опубл. 07.05.81, бюлл. № 17), выбранная в качестве прототипа, включающая координатный стол для крепления и подачи обрабатываемого изделия, бесконечный режущий канат с приводом и отклоняющие ролики, выполненные в виде пары входящих в зацепление зубчатых колес, на головках зуба выполнены канавки под режущий канат, форма и сечение которых согласуются с размерами режущего каната.
Недостатком этого устройства являются постоянная форма и размер канавки под используемый канат, что делает  невозможным использование режущих канатов разных размеров; повышенная погрешность реза и качества поверхности при изнашивании рабочих направляющих роликов.
Раскрытие изобретения
В основу заявленного устройства поставлена задача повышения долговечности рабочей поверхности направляющего отверстия, точности обработки и повышение качества обрабатываемой детали.
Поставленная задача решается путём применения подвижного направляющего отверстия, регулировки размера отверстия для прохождения нити различной величины, выбор зазора между рабочей нитью и поверхностью отверстия.
В качестве подвижных рабочих плоскостей направляющего отверстия выбраны стороны прямоугольной канавки в зубчатом зацеплении пары шестерён. По рабочим поверхностям движется режущая нить и вращает шестерни. Проскальзывание режущей нити по поверхности отсутствует, что исключает трение скольжения и сокращает изнашивание поверхности канавки. Регулировка зазора между рабочими поверхностями шестерён и режущей нитью исключает смещение нити и повышает точность изготовления и качество обработанной поверхности.
Технический результат, достигаемый в процессе реализации предлагаемого устройства, сокращение трения скольжения нити о стенки отверстия и, как результат, снижение изнашивания отверстия, повышение долговечности работы устройства и эксплуатационной надёжности работы направляющих нити.
Указанный технический результат достигается тем, что поверхность направляющего отверстия движется вместе с рабочей поверхностью пары шестерён и остается неподвижной по отношению к нити в её относительном движении. Сокращение изнашивания поверхностей контакта шестерни-нити позволяет длительное время сохранить заданные размеры в этой кинематической паре.
Кроме этого появляется возможность упростить установку нити при поднятии шестерён, а также использовать нить любого размера без предварительного согласования размера отверстия. Отклонение нити от номинального положения гарантировано установкой шестерён при настройке станка и сохраняется длительный период эксплуатации.
Таким образом, при совпадении движения нити и рабочих поверхностей шестерен исключается трение скольжения между ними и сокращается изнашивание. Конструкция устройства исключает  зазор в этом сопряжении при увеличении срока эксплуатации без дополнительной настройки режима обработки.
При движении нити поверхность контакта на рабочей части шестерён постоянно меняется, оставляя неизменным размер калиброванного отверстия. Долговечность работы направляющего узла увеличивается за счет чередования места контакта нить-шестерня и исключения их относительного движения.
В случае увеличения зазора между нитью и рабочими поверхностями шестерен, он автоматически выбирается за счет перемещения шестерен упругим элементом  или специальным приводом.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство направляющих фигурной обработки в плоскости режущей нити отличается тем, что обеспечивает заданное положение нити за счет  автоматического устранения зазоров в процессе эксплуатации и снижения изнашивания при сокращении относительного движения рабочих поверхностей  кинематических пар.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображена схема устройства направляющих фигурной обработки в плоскости режущей нити: вид сбоку (а) и сечение рабочей зоны шестерен (б).
Осуществление изобретения
Устройство поясняется чертежом (см. фиг. 1) общего вида и сечение рабочей зоны шестерен и содержит подвижную шестерню 1, ось 2 этой шестерни, калиброванное отверстие 3, режущую нить 4, кронштейн 5 подвижной шестерни, регулировочный болт 6, ось 7 вращения кронштейнов, упругий элемент 8, кронштейн 9 неподвижной шестерни 10, ось 11 вращения, направляющий профиль 12 неподвижной шестерни и направляющий профиль 13 подвижной шестерни, образующие регулируемый квадрат для направляющей нити.
Работает устройство следующим образом.
При включении подачи режущей нити 4, она в калиброванном отверстии 3 касается направляющих профилей 12 подвижной шестерни 1, которая начинает вращаться на оси 2 кронштейна 5 и направляющего профиля 13 неподвижной шестерни 10, которая начинает вращаться на оси 11 кронштейна 9, относительно которого на оси 7 вращается кронштейн 5. Для установки заданного положения шестерен при регулировке номинального размера калиброванного отверстия 3 с помощью болта 6 и упругого элемента 8.
За счет малого сопротивления вращению шестерен проскальзывание нити по поверхности направляющих профилей практически отсутствует, и значительно сокращается процесс изнашивания поверхностей кинематической пары, повышается долговечность, надёжность работы узла направляющих фигурной резки и точности обработки поверхности изделий.
Данная конструкция направляющих нити позволяет удерживать заданную закономерность изменения положения нити для выполнения определенного технологического процесса с минимальными отклонениями, что сокращает допуск на изготовление деталей и повышает качество обработанной поверхности.
Применение описанного устройства позволяет снизить энергозатраты на производство единицы продукции полного цикла работ, повысить производительность при сокращении вспомогательных и наладочных работ, долговечность и надёжность работы, исключить дополнительные потери при остановке рабочего процесса для контроля, наладки и корректировки положения нити.
Сопоставительный анализ заявленного устройства показывает, что совокупность существенных признаков заявленного «Устройства направляющих фигурной обработки в плоскости режущей нити» неизвестно из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного устройства и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Приведённые сведения подтверждают возможность применения в машиностроении заявленного «Направляющие фигурной обработки  материала в плоскости режущей нити» с использованием высокоточных направляющих с регулировкой заданного размера, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».