МАЛОГАБАРИТНЫЙ ПРЕЦИЗИОННЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ ЦЕНТР АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА С УСТРОЙСТВОМ ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИИ

Полезная модель относится к области станкостроения.
Может быть использована для изготовления шлифовальных станков, предназначенных для выполнения круглошлифовальных и плоскошлифовальных операций на одном станке в зависимости от наладки станка.
В качестве источников информации использованы:
1. Н.С.Ачеркан. Расчет и конструирование металлорежущих станков. Машгиз 1952 г.
2. Н.С.Ачеркан. Металлорежущие станки. Машгиз 1958 г.
3. Патент на полезную модель №72651 от 27.04.2008 г. Малогабаритный прецизионный шлифовальный машинный центр.
В качестве аналога может быть принят шлифовальный станок, содержащий станину, на которой размещены стол, шлифовальная бабка, механизмы продольных и поперечных перемещений, электромеханический привод и система охлаждения (RU 50903 U1, опубликован 27.01.2006).
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции, недостаточную точность и чистоту обрабатываемых изделий, а также невозможность выполнения на одном станке круглошлифовальных и плоскошлифовальных операций.
В качестве ближайшего аналога может быть принят малогабаритный прецизионный шлифовальный машинный центр мод. ЕРТ03.20 (Патент №72651 от 27.04.2008 г.), содержащий станину, на которой размещены стол, шлифовальная бабка, механизмы продольных и поперечных перемещений, электромеханический привод, а также систему охлаждения. При этом он дополнительно содержит размещенные на станине бабку изделия, заднюю бабку и манипулятор, установленный на торцевой стенке станины и выполненный в виде механизма подъема и отвода бабки изделия из зоны обработки для переналадки станка из круглошлифовального режима в плоскошлифовальный и наоборот. Механизмы продольных и поперечных перемещений выполнены в виде автономных узлов с возможностью бесступенчатого регулирования скорости перемещений, шлифовальная бабка содержит два автономных шлифовальных узла для выполнения круглошлифовальных и плоскошлифовальных операций, соответственно, выполненных с возможностью осуществления вертикальных ручных установочных и точных вертикальных перемещений на врезание, электромеханический привод выполнен в виде механизма возвратно-поступательных перемещений. Недостатком указанного машинного центра является отсутствие:
- привода механизированных вертикальных наладочных перемещений корпуса плоскошлифовального шпинделя, сокращающих вспомогательное время обработки детали;
- устройства цифровой индикации, отображающей линейные перемещения по 3-м осям подвижных узлов машинного центра с помощью блока индикации и 3-х преобразователей угловых перемещений с точностью 0,001 мм, значительно повышающего точность обработки деталей;
- автоматической коробки продольных подач для осуществления возвратно-поступательных перемещений подвижного стола станка, которая обеспечивает возможность исключения частого реверсирования направления вращения асинхронного электродвигателя коробки.
Задачей полезной модели является создание надежного центра, обладающего возможностью обрабатывать изделия как в круглошлифовальной, так и в плоскошлифовальной наладке, с высокой точностью за счет использования устройства цифровой индикации и преобразователей угловых перемещений с точностью индикации 0,001 мм и высокой чистотой обработки. Механизм автоматической коробки продольных подач стола центра представляет собой электромеханический привод, обладающий простой конструкцией, низкой себестоимостью, позволяющий повысить скорость и улучшить плавность хода, а также увеличить точность позиционирования в конечных и промежуточных положениях стола.
Поставленная задача достигается тем, что шлифовальный центр содержит станину, на которой размещены стол, шлифовальная бабка, механизмы продольных и поперечных перемещений, электромеханический привод, а также система защиты и ограждение от попадания смазочно-охлаждающей жидкости, пульт управления станком. При этом центр дополнительно содержит размещенные на станине бабку изделия, заднюю бабку, манипулятор, установленный на торцевой стенке станины и выполненный в виде механизма подъема и отвода бабки изделия из зоны обработки для переналадки станка из круглошлифовального режима в плоскошлифовальный и наоборот, механизмы продольных и поперечных перемещений, выполненных в виде автономных узлов с возможностью бесступенчатого регулирования скорости перемещений. Шлифовальная бабка содержит два автономных шлифовальных узла для выполнения круглошлифовальных и плоскошлифовальных операций, соответственно, выполненных с возможностью осуществления вертикальных механизированных установочных и ручных точных вертикальных перемещений - на врезание - при плоскошлифовальной обработке. Электромеханический привод выполнен в виде автоматической коробки продольных подач. К задней стенке станины крепится кронштейн устройства цифровой индикации, на котором отображаются цифровые значения линейных перемещений узлов станка по 3-м координатам от преобразователей угловых перемещений с точностью 0,001 мм.
В предпочтительном варианте исполнения центра:
1. Автоматическая коробка продольных подач предназначена для осуществления возвратно-поступательных перемещений стола центра.
Коробка продольных подач устанавливается на левом торце продольной станины. В качестве привода использованы червячный мотор-редуктор 7ЧМ-50 с передаточным отношением 28:1 и числом оборотов выходного вала 50 об/мин. Мощность установленного электродвигателя 0,75 кВт.
Выходной вал коробки соединен муфтой с промежуточным валом станины и при помощи прямозубых зубчатых колес передает вращение на шариковый ходовой винт продольных перемещений стола.
Шариковая гайка соединена со столом при помощи клеммного зажима.
Коробка состоит из трех совместно обработанных и соединенных друг с другом литых алюминиевых корпусов, в которых размещены две электромагнитные одноповерхностные муфты серии ESM-1-40-24 и прямозубые зубчатые колеса.
Работа коробки продольных подач состоит в следующем:
При постоянно работающем электродвигателе шестерни, одна из которых установлена на валу червячного редуктора, а другая на вторичном валу, вращаются в разных направлениях. На этих же валах на шпонках установлены неподвижные в осевом направлении и вращающиеся в разных направлениях части электромагнитных муфт. Соосно с выходным валом привода и вторичным валом установлены валики с ответными частями электромагнитных муфт, которые закреплены на шестернях.
В том случае, когда электромагнитные муфты не включены, привод работает вхолостую, и не передает вращение на выходной вал коробки. При включении муфты, установленной на выходном вале привода вращение через шестерню валика и паразитную шестерню передается выходному валу в том же направлении, что и вращение привода.
При включении другой муфты вращение через две шестерни передается выходному валу в направлении противоположном вращению привода.
Таким образом, достигается реверсирование вращения выходного вала коробки и передача вращения на шариковый ходовой винт продольных перемещений стола и обеспечивается возможность исключения частого реверсирования направления вращения асинхронного электродвигателя коробки, что существенно повышает надежность работы продольного привода, исключает нагрев электродвигателя и значительно увеличивает срок его эксплуатации без замены.
Управление муфтами осуществляется от путевых конечных выключателей.
Регулировка работы указанного механизма заключается только в установке требуемого зазора в электромагнитных муфтах. Изменение числа оборотов электродвигателя и, следовательно, скорости перемещения осуществляется высокочастотным преобразователем с пульта управления электрооборудованием. При отключенном электродвигателе механизм может управляться вручную от привода ручных перемещений.
При всей простоте конструкции механизм надежен в эксплуатации и позволяет осуществлять требования, предъявляемые к механизмам возвратно-поступательных перемещений по скорости, плавности хода, точности позиционирования в конечных и промежуточных положениях и обеспечивает:
- резкое снижение себестоимости изготовления по сравнению с изготовлением, например, гидроприводов;
- повышение уровня соблюдения выполнения требований экологии и техники безопасности эксплуатации механизмов такого назначения.
2. Привод вертикальных подач применяется при настройке центра для выполнения плоскошлифовальных операций. Привод позволяет осуществлять вертикальные перемещения каретки с плоскошлифовальным шпинделем в двух режимах: - от кнопок с пульта управления приводом для ускорения установочных перемещений, и в ручном режиме - от маховика для точных ручных перемещений на врезание.
Управление приводом осуществляется с пульта управления приводом - от толчковых кнопок вверх - вниз. Скорость перемещения вертикальной каретки центра регулируется частотным преобразователем, изменяющим скорость вращения электродвигателя привода. Управление частотным преобразователем также расположено на панели пульта управления приводом.
Указанный привод вертикальных подач функционально обеспечивает сокращение времени настройки центра для выполнения плоскошлифовальных операций. Его необходимость вызвана тем, что шаг резьбы на вертикальной передаче винт-гайка качения составляет 5 мм.
Привод состоит из червячного мотора-редуктора мод. 7МЧ-М40 с электродвигателем мощностью 0,25 кВт, который установлен на стакан стойки, несущей каретку со шпинделем шлифовального круга.
Мотор-редуктор своим выходным валом соединен при помощи муфты с шариковым ходовым винтом вертикальных перемещений.
На другом конце выходного вала установлен преобразователь угловых перемещений ЛИР-158 с переходной муфтой.
Точные ручные перемещения вертикальной каретки - на врезание осуществляются вручную при помощи маховика по лимбу с ценой деления 0,005 мм.
Указанный маховик с лимбом устанавливается на оси, удлиняющей выходной конец вала червяка и жестко соединен с ним. Для удобства управления вертикальной подачей в ручном режиме маховик с лимбом вынесен вперед.
Весь привод вертикальных подач закрыт легким сварным кожухом, который имеет вентиляционное окно с сеткой для надежного охлаждения электродвигателя привода.
Вертикальная каретка, несущая шлифовальный шпиндельный узел, перемещается по вертикальным шариковым направляющим и приводится в движение в вертикальной плоскости от передачи винт-гайка качения.
Для фиксации положения ходового винта на выходном вале мотор-редуктора установлено зажимное устройство с рукояткой зажима.
Полезная модель шлифовального центра с устройством цифровой индикации иллюстрируется фиг.1 и 2, на которых показан общий вид центра.
Центр содержит станину 1, на которой размещены стол 14, автоматическая коробка продольных подач 15, находящаяся на левой торцевой поверхности станины, механизмы продольных 13 и поперечных перемещений 12, которые выполнены в виде автономных узлов с возможностью бесступенчатого регулирования скорости перемещений, бабка изделия 4, задняя бабка 5 и пульт управления центром 2. На верхней плоскости станины установлены направляющие качения, по которым возвратно-поступательно перемещается стол.
Размещенная на станине 1 шлифовальная бабка 7 содержит два автономных шлифовальных шпиндельных узла для выполнения круглошлифовальных и плоскошлифовальных операций. Шпиндели для круглошлифовальных и плоскошлифовальных работ приводятся во вращение от одного электродвигателя через клиноременные передачи. Указанные узлы выполнены с возможностью осуществления механизированных наладочных и точных ручных вертикальных перемещений на врезание при плоскошлифовальной обработке с помощью привода вертикальных подач 8. Все шпиндельные узлы унифицированы и отличаются друг от друга только концами валов, на которые устанавливаются соответствующие шлифовальные круги.
Для переналадки центра необходимо снять кожухи привода вращения шпинделей, снять, установить и натянуть клиновые ремни для соответствующего варианта наладки, отпустить два клеммных зажима колонны каретки, две гайки крепления стойки шпиндельного узла к каретке и повернуть шлифовальную бабку. После поворота нужно затянуть клеммные зажимы и две гайки крепления указанной стойки к каретке.
Для вышеуказанной переналадки центра из круглошлифовального режима в плоскошлифовальный и наоборот на торцевой стенке станины 1 установлен манипулятор 3, выполненный в виде механизма подъема и отвода бабки изделия из зоны обработки. Манипулятор включает в себя вертикальную опору, которая имеет возможность вертикальных перемещений по винту. Это дает возможность отрыва бабки изделия от направляющей.
К задней стенке станины крепится кронштейн 9 для установки устройства цифровой индикации, на котором отображаются цифровые значения линейных перемещений узлов центра по 3-м координатам от преобразователей угловых перемещений с точностью 0,001 мм, и пульта управления приводом вертикальных подач.
Центр содержит также систему охлаждения 11, состоящую из бака, помпы, гибких шлангов, крана и гибкого пластмассового подвода с соплом. При этом в центре предусмотрена защита 6 рабочей зоны станка от брызг и потока охлаждающей жидкости, используемой в процессе шлифования. Электрооборудование 10 центра рассчитано на питание от сети трехфазного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц.