СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к металлообрабатывающему оборудованию, в частности, к абразивной обработке цилиндрических поверхностей и может быть использована в машиностроении и других отраслях промышленности для обработки методом шлифования и полирования бесконечной абразивной лентой цилиндрических деталей, в том числе, бандажей и роликов вращающихся барабанов, печей, мельниц.
Известна установка для шлифования цилиндрических деталей бесконечной абразивной лентой, содержащая раму с направляющими продольного хода, стол продольного хода, мотор-редуктор привода стола продольного хода, стол поперечного хода, на котором установлен электродвигатель главного привода ведущего шкива бесконечной абразивной ленты, и подпружиненный ведомый шкив, выполненный с натяжителем и вилкой, несущей ось ведомого шкива и имеющей корпус и цилиндрическую часть, соединенную с натяжителем, связанным посредством тяги с корпусом вилки (Патент RU №2385795 C2, МПК B24B 23/06, B24B 21/02, приоритет от 08.02.2008, опуб. 10.04.2010).
Основным недостатком известного устройства является длительный период обработки и, соответственно, повышенная себестоимость выпускаемой продукции. Указанный недостаток обусловлен тем, что цилиндрическое соединение вилки и натяжителя допускает вращение деталей друг относительно друга, изменяя тем самым положение оси ведомого шкива. Для обеспечения стабильного положения требуется постоянный контроль этого соединения и дополнительные затраты времени. Кроме того наличие цепной передачи в приводе продольного перемещения не обеспечивает точности установки электродвигателя ведущего шкива и допускает вибрации, что снижает точность обработки изделий.
Известно устройство для обработки цилиндрических поверхностей, содержащее станину с размещенным на ней с возможностью продольного перемещения рабочим столом, несущим поперечный суппорт с закрепленным приводом, кинематически связанным с ведущим шкивом и имеющим держатель, жестко связанный с натяжителем, в котором установлена подпружиненная консольная часть вилки ведомого шкива, связанная посредством шарнирной тяги с натяжителем, при этом консольная часть вилки ведомого шкива и сопрягаемая с ней поверхность натяжителя установлены с возможностью взаимного перемещения, станина снабжена подпружиненным основанием, имеющим подвижную и неподвижную части, связанные пружинами, при этом привод продольного перемещения рабочего стола включает мотор-редуктор и кинематическую передачу «винт-гайка», гайка которой выполнена из капролактама (Патент RU №109688 U1, МПК B24B 23/00, приоритет от 25.05.2011, опуб. 27.10.2011).
Основными недостатками устройства для обработки крупногабаритных цилиндрических поверхностей являются следующие моменты:
- установка демпферного стола под рамы продольного и поперечного перемещений, что влечет за собой массивность конструкции и как следствие невозможность обработки торцевых поверхностей бандажей и бандажей небольшого диаметра;
- массивность и инертность копировального узла из-за установки копирующих опор на большом расстоянии от шлифовальной головки, что в свою очередь снижает точность повторения поверхности;
- использование в консольной части вилки и сопрягаемой с ней частью натяжителя квадратного сечения и стального ведомого шкива приводит к утяжелению всего натяжителя в целом, что увеличивает вес и приводит к дополнительным вибрациям абразивной ленты и как следствие влияет на качество обработки.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является станок для обработки цилиндрических деталей, содержащий раму продольного хода с размещенной на ней с возможностью продольного перемещения кареткой, на которой закреплен копировальный стол в сборе, включающий неподвижную и подвижную плиты с установленной на подвижной плите рамой поперечного хода с шлифовальным узлом в сборе и натяжителем с натяжным роликом абразивной ленты, установленными под углом к горизонтальной плоскости (патент RU №2364487 C1, МПК B24B 23/08, приоритет от 08.11.2007, опуб. 20.09.2009).
Недостатком известного станка являются:
- длительность процесса обработки вследствие большой инертности газовых демпферов демпфирующего стола;
- выполнение узла соединения вилки ведомого шкива и натяжителя допускает относительное вращение деталей между собой, что влечет нестабильное положение абразивной ленты («бегает», «плавает») на ведомом и ведущих шкивах и требует постоянного контроля соединения и положения абразивной ленты и как следствие дополнительные затраты времени;
- низкая точность повторения профиля, что снижает качество и точность обработанной поверхности детали вследствие установки демпферного стола под обе рамы - продольного и поперечного ходов, что увеличивает вес подпружиненных масс (большая инертность) и снижает чувствительность всей копировальной системы станка в целом.
- несовершенство и отсутствие универсальности копировальной системы вследствие массивности и малого количества подстроечных регулировок, не позволяет настроить станок для качественной обработки поверхностей малого диаметра и в стесненных условиях обработки.
Задачей полезной модели является сокращение времени на обработку изделий, повышение точности и качества поверхности обработки, возможность обработки деталей малого диаметра вследствие создания совершенной копировальной системы и конструкции натяжителя, достигаемые из-за снижения инертности и повышения чувствительности путем увеличения точности слежения копировальной системы, уменьшения вибрации станка и абразивной ленты.
Поставленная задача достигается тем, что станок для обработки цилиндрических поверхностей, содержащий раму продольного хода с размещенной на ней с возможностью продольного перемещения кареткой, на которой закреплен копировальный стол в сборе, включающий неподвижную и подвижную плиты с установленной на подвижной плите рамой поперечного хода с шлифовальным узлом в сборе и натяжителем с натяжным роликом абразивной ленты, установленными под углом к горизонтальной плоскости, дополнительно, на концах неподвижной плиты копировального стола со стороны, обращенной к обрабатываемой поверхности, установлены вертикальные стойки с закрепленным на их кронштейнах роликом, длина которого соответствует расстоянию между ними, при этом вертикальные стойки связаны с подвижной плитой с возможностью ее перемещения через наклонные направляющие, соединенные со стойками и с подвижной плитой с образованием копировальных силовых треугольников, копировальный стол в сборе установлен под раму поперечного хода подвижно, при этом натяжитель снабжен пустотелым штоком, соединенным со стаканом подвижно посредством направляющего штифта, а на подвижной плите, вертикальных стойках и наклонных направляющих выполнены отверстия.
При этом натяжной ролик изготовлен из капролактама.
При этом отверстия на подвижной плите, вертикальных стойках и наклонных направляющих выполнены равномерно по всей их поверхности с одинаковым шагом.
Расположение на концах неподвижной плиты копировального стола со стороны, обращенной к детали, вертикальных стоек с закрепленным на их кронштейнах роликом, длина которого соответствует расстоянию между ними создает постоянный контакт со всей шириной поверхности обработки за счет цельного длинного ролика, в результате чего обеспечивается более качественное копирование поверхности вне зависимости от дефектов на ней и как следствие повышается точность и качество получаемой поверхности обработки.
Связь вертикальных стоек с подвижной плитой через наклонные направляющие образует два копировальных силовых треугольника по краям подвижной и неподвижной плит и создает очень жесткую, единую пространственную конструкцию в виде рамы, точно и непрерывно передающую все колебания единого длинного ролика к подвижной плите, что в свою очередь приводит к точному повторению профиля поверхности обработки без влияния на дефекты данной поверхности (раковины, канавки, реборды и т.д.), в результате чего уменьшаются вибрации станка и абразивной ленты, что способствует повышению точности и качества поверхности обработки.
Установка копировального стола в сборе под раму поперечного хода подвижно, а не под весь станок, как в прототипе, позволяет снизить инертность всей подвижной системы станка вследствие снижения веса подпружиненных масс станка, что в свою очередь обеспечивает постоянный контакт ролика и абразивной ленты с обрабатываемой поверхностью, съем материала, в результате чего снижается время на обработку.
Выполнение равномерно расположенных отверстий с одинаковым шагом сверления на вертикальных стойках и наклонных направляющих позволяет менять длину плеча в силовых треугольниках, тем самым, получая грубое, либо точное повторение поверхности в зависимости от заданных условий и максимально защитить длинный ролик от дефектов поверхности, а возможность изменения высоты, угла наклона и вылета ролика позволяет оптимально настроить станок под различные, в том числе и малые, диаметры обрабатываемых поверхностей или деталей и производить обработку в стесненных условиях (например, обработка торцевой поверхности бандажа, имеющей выступы и впадины и другие дефекты поверхности). Так же этому способствуют и минимальные компактные габаритные размеры копировального стола.
Помимо этого, выполнение отверстий с одинаковым шагом сверления на подвижной плите позволяет установить шлифовальное устройство с абразивной лентой в требуемое положение в зависимости от размеров обрабатываемой детали и проводить обработку за счет выбора одной, оптимальной установки шлифовального устройства, на весь цикл обработки поверхности, что обеспечивает повышение точности и качества поверхности обработки.
Выполнение натяжного ролика из более легкого материала - капролактама позволяет снизить вибрации консольной части натяжителя и станка в целом, что также повышает точность и качество обработки поверхности.
Выполнение подвижного соединения пустотелого облегченного вала со стаканом при помощи штифта исключает взаимное вращение этих деталей относительно друг друга и обеспечивает стабильное положение абразивной ленты. Эти два фактора позволяют повысить качество обрабатываемой поверхности.
Таким образом, вследствие создания совершенной копировальной системы и конструкции натяжителя, обеспечивается увеличение точности слежения копировальной системы, снижается инертность и повышается чувствительность, что приводит к повышению точности и качества обрабатываемой поверхности, возможности обработки деталей различного диаметра, в том числе и малого.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется графическими чертежами, где:
на фиг. 1 представлена схема предлагаемого станка для обработки цилиндрических поверхностей, общий вид;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, показан вид станка сбоку;
на фиг. 3 показан в изометрии копировальный стол в сборе с вертикальными и наклонными направляющими, соединенными с подвижной и неподвижной плитами и образующими с ними копировальные силовые треугольники, и роликом, установленным на вертикальных направляющих в кронштейнах;
на фиг. 4 - узел I на фиг. 1, изображен натяжитель абразивной ленты с натяжным роликом.
Станок для обработки цилиндрических поверхностей представляет собой разборную модульную конструкцию и состоит из основных узлов: рамы продольного хода с кареткой, рамы поперечного хода, копировального стола в сборе, шлифовального узла в сборе и натяжителя абразивной ленты с натяжным роликом.
Рама продольного хода 1 снабжена направляющими, по которым при помощи мотора-редуктора 2 перемещается каретка 3 (рис 1, 2). Движение каретки 3 в зависимости от требуемых условий осуществляется вручную либо через мотор-редуктор 2. Возможность изменения скорости перемещения осуществляется частотным преобразователем, смонтированным в щите управления станком (не показан). На раме поперечного хода 4 выполнены направляющие 5, по которым перемещается подвижная плита 6 (фиг. 3) с шлифовальным узлом 7 в сборе (фиг. 2). Перемещение рамы поперечного хода 4 осуществляется при помощи ходового винта и гайки, установленных внутри данной рамы (на чертеже не показаны) через мотор-редуктор 8 или вручную. На раме поперечного хода 4 закреплена измерительная планка для определения глубины подачи (на чертеже не показана).
Копировальный стол в сборе установлен на каретке 3 и состоит из неподвижной 9 плиты, на которой в направляющих 10 установлена подвижная 11 плита. На подвижной плите 11 выполнены равномерно по всей ее поверхности с одинаковым шагом отверстия 12, служащие для обеспечения установки шлифовального узла 7 в требуемое положение в зависимости от размеров обрабатываемой поверхности (детали) 13 (фиг. 1, 3). На концах неподвижной плиты 9 со стороны, обращенной к обрабатываемой поверхности 13, например, детали, расположены вертикальные стойки 14 с отверстиями 15, расположенными по всей их длине с одинаковым шагом. На стойках 14 на кронштейнах 16 расположен длинный ролик 17 (фиг. 3). Длина ролика 17 соответствует ширине неподвижной плиты 9. Вертикальные стойки 14 связаны с подвижной плитой 11 через наклонные направляющие 18, соединенные одним концом с вертикальными стойками 14, другим концом с подвижной плитой 11.
Стойки 14 и наклонные направляющие 18 с неподвижной 9 и подвижной 11 плитами образуют два копировальных силовых треугольника. Перемещение на подвижную плиту 11 от ролика 17 передается через копировальные силовые треугольники. На наклонных направляющих 18 выполнены такие же отверстия 15, расположенные по всей их длине с одинаковым шагом. Наличие отверстий 15 на вертикальных стойках 14 и наклонных направляющих 18, и отверстий 12 на подвижной плите 11 с одинаковым шагом сверления по всей их поверхности позволяет менять длину плеча в силовых треугольниках, высоту, а также угол наклона ролика 17 и установку шлифовального узла 7 в сборе в зависимости от размеров обрабатываемой поверхности, оптимально настроить процесс обработки и обеспечить более качественную обработку. Подвижная плита 11 фиксируется подпружиненным упором 19. Копировальный стол в сборе, установленный на раме продольного хода 1, является подвижным на всей ширине обрабатываемой поверхности шлифовальным узлом 7 в сборе. При отсутствии необходимости обработки с копировальным столом (биения, дефекты поверхности и отклонения цилиндричности незначительны) стол может быть демонтирован либо жестко зафиксирован центральной осью в виде шпильки 20 со стопорными гайками 21 (фиг. 3).
Абразивная лента 22 (фиг. 1, 2) надета на шлифовальный узел 7 в сборе и натяжитель (фиг. 4), установленный на копировальном столе. Натяжитель содержит натяжной ролик 23, выполненный из износоустойчивого, легкого материала, например, капролактама. Натяжной ролик 23 установлен на оси 24, жестко соединенной с вилкой 25. Вилка 25 неподвижно соединена с пустотелым штоком 26, на котором в стакане 27 размещена пружина 28 и выполнен паз для перемещения в нем направляющего штифта 29, взаимодействующего с пустотелым штоком 26. Штифт 29 исключает проворачивание всех деталей станка относительно друг друга во время работы. Стакан 27 приварен к промежуточной трубе 30. Бесконечная абразивная лента 22 (фиг. 1, 2) надета на шлифовальный узел 7 в сборе и натяжной ролик 23. В качестве абразивной ленты 22 применяют ленты с различными характеристиками зернистости, что позволяет обрабатывать поверхности цилиндрических изделий с разной шероховатостью и с минимальными затратами, сократить время на обработку поверхностей, повысить точность обработки. Для вращения абразивной ленты 22 шлифовальный узел 7 содержит электродвигатель 31. Рама продольного хода 1 с шлифовальным узлом 7 в сборе с абразивной лентой 22 и копировальным узлом в сборе размещена на станине 32.
Станок работает следующим образом.
На станину 32 станка устанавливают раму продольного хода 1 с кареткой 3. На каретку 3 устанавливают раму поперечного хода 4. Раму поперечного хода 4 при необходимости устанавливают с копировальным столом или без него. При применении копировального стола, его устанавливают на каретку 3. На подвижную плиту 6 копировального стола устанавливают раму поперечного хода 4 с мотором-редуктором и на нее устанавливают шлифовальный узел 7 в сборе. Раму поперечного хода 4 и шлифовальный узел 7 в сборе устанавливают благодаря отверстиям 12, имеющимся на подвижной плите 11 в различных удобных для процесса обработки положениях. После установки в необходимом положении шлифовального узла 7 в сборе производят настройку копировальных силовых треугольников, длинного ролика 17, установленного на вертикальных стойках 14 и подпружиненного упора 19. Изменение длины плеча в треугольниках, высоты и угла наклона длинного ролика 17 позволяет оптимально настроить процесс обработки поверхности детали.
Закрепленный в вершинах силовых треугольников длинный ролик 17 на кронштейнах 16 вертикальных стоек 14, перекатываясь по обрабатываемой цилиндрической поверхности 13 детали, передает воздействие на подвижную плиту 11. Перемещение на подвижную плиту 11 передается от жестко соединенных между собой и длинным роликом 17 и шарнирно соединенных с неподвижной 9 и подвижной 11 плитами копировальных силовых треугольников. Натяжной ролик 23 перемещается под воздействием сжатой пружины 28 вдоль своей оси в стакане 27.
После настройки копирующего стола в сборе включают шлифовальный узел 7 в сборе, далее при помощи мотора-редуктора 8 рамы поперечного хода 4 его подводят до касания абразивной ленты 22 обрабатываемой поверхности 13 детали. Затем включают мотор-редуктор 2 рамы продольного хода 1 и обрабатывают поверхность 13 детали по всей ее длине абразивной лентой 22. После прохода в одну сторону добавляют поперечную подачу на определенную опытным путем глубину врезания по измерительной линейке и обработку продолжают в обратную сторону. Благодаря частотному преобразователю мотора-редуктора 2, достигается оптимальная скорость прохода абразивной ленты 22, тем самым получая различную чистоту обработки.
Таким образом, благодаря наличию силовых треугольников с отверстиями и соединение одновременно их с подвижной и неподвижной плитами обеспечивается возможность обработки поверхностей цилиндрических деталей различных размеров, обеспечивается более точное повторение профиля за счет возможности регулирования и тем самым снизить воздействия погрешностей формы обрабатываемой поверхности вследствие малой инертности копировального узла, уменьшение вибрации станка и абразивной ленты, благодаря применению в натяжном устройстве облегченного длинного ролика и пустотелых цилиндрических деталей сопряжения.