ШЛИФОВАЛЬНАЯ ГОЛОВКА

Предлагаемая полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в вальцеобрабатывающих, в частности, в тяжелых вальцешлифовальных станках, предназначенных для обработки деталей в упорных центрах.
При обработке крупногабаритных, имеющих массу 20-50 тонн, деталей (например, прокатных валков) на вальцешлифовальных станках, деталь обычно закрепляют в упорных (невращающихся) центрах. В процессе вращения детали во время обработки происходит постепенное изнашивание центров и точность обработки становится неприемлемой. Центры нужно периодически снимать со станка и перешлифовывать на обычных круглошлифовальных станках, закрепляя в патроне станка.
Для перешлифовки, чаще всего, используют штатные шлифовальные бабки круглошлифовальных станков, описанные, в частности, в книге «Металлорежущие станки в 2 т. Т. 2 /В.В. Бушуев, А.В. Еремин, А.А. Какойло и др. Под ред. В.В. Бушуева. Т. 2 - Машиностроение, 2011» на стр. 284-285 и проиллюстрированные рис. 11.18.
Указанные шлифовальные бабки, являющиеся аналогами предлагаемой, содержат шпиндельный узел (шпиндель, закрепленный в корпусе на подшипниках), шлифовальный круг, установленный на выходном конце шпинделя, шкив, установленный на хвостовике шпинделя, электродвигатель, соединенный со шкивом с помощью ременной передачи и основание, на котором монтируется корпус шпиндельного узла и электродвигатель.
При использовании шлифовальной бабки-аналога шлифовальный круг выполняют коническим, а бабку устанавливают на направляющих круглошлифовального станка так, чтобы ось вращения ее шпинделя была параллельна оси вращения подлежащего перешлифовке центра, закрепленного в патроне станка. Далее двигатель бабки и двигатель вращения патрона круглошлифовального станка приводят в движение и, перемещая бабку по направляющим, производят перешлифовку. Завершив ее, упорный центр из патрона круглошлифовального станка извлекают, устанавливают на вальцешлифовальный станок, где он работал до перешлифовки, и эксплуатируют дальше.
В процессе перешлифовки упорного центра на круглошлифовальном станке с помощью шлифовальной бабки-аналога качество перешлифовки не всегда оказывается удовлетворительным. Это вызвано, во-первых, погрешностями установки и вращения перешлифовываемого центра на круглошлифовальном станке и, во-вторых, вибрациями шпинделя бабки, обусловленными работой ременной передачи (такая передача имеет принципиальную особенность - упругое скольжение ремней по шкиву, что влечет за собой скачкообразное трение).
Повысить качество перешлифовки можно, исключив ременную передачу. Это сделано путем изменения конструкции шпиндельной бабки-аналога и превращения ее в шлифовальную головку, описанную в той же книге («Металлорежущие станки в 2 т. Т. 2. Под ред. В.В. Бушуева.»), но на стр. 112, и проиллюстрированную рис. 4.14.
Эта шлифовальная головка, принятая нами за прототип, включает в себя основание и установленный на нем корпус, электрошпиндель (мотор-шпиндель), размещенный внутри корпуса, и шлифовальный круг, закрепленный на выходном конце электрошпинделя.
Применяют головку-прототип точно так же, как бабку-аналог: шлифовальный круг делают коническим, головку устанавливают на круглошлифовальном станке, перешлифовываемый упорный центр закрепляют в патроне станка, а затем, вращая круг, осуществляют главное движение, требуемое для обработки, а вращая шпиндель станка производят окружную подачу обрабатываемого центра.
Качество перешлифовки упорного центра с помощью головки-прототипа оказывается выше, чем при использовании бабки-аналога, поскольку исключена ременная передача. Вместе с тем остаются погрешности обработки, обусловленные установкой центра на круглошлифовальном станке. Это и погрешность базирования центра в патроне, и биение шпинделя круглошлифовального станка, и др. Повысить точность перешлифовки, однако, можно если обрабатывать упорный центр, не снимая его с вальцешлифовального станка, где он обычно эксплуатируется. Но в таком случае шлифовальная головка, используемая при перешлифовке, должна быть усовершенствована - она должна обеспечивать и главное движение, требуемое для обработки (вращение круга относительно своей оси) и движение окружной подачи круга относительно оси перешлифовываемого центра, поскольку на вальцешлифовальном станке упорный центр не вращается.
Таким образом, полагая, что задачей разработки предлагаемой полезной модели является дальнейшее повышение точности перешлифовки упорных центров, технически решение этой задачи можно реализовать путем создания шлифовальной головки, которая позволяла бы совершать шлифовальному кругу и главное движение, и движение окружной подачи. Конструктивно такое решение в предлагаемой полезной модели обеспечено тем, что шлифовальная головка, содержащая основание и установленный на нем корпус, электрошпиндель, - размещенный внутри корпуса, и шлифовальный круг, закрепленный на выходном конце электрошпинделя, отличается от прототипа тем, что она дополнительно снабжена установленными внутри корпуса первым червяком и находящимся с ним в зацеплении первым червячным колесом, вторым червяком и находящимся с ним в зацеплении вторым червячным колесом, первым валом, на котором закреплено первое червячное колесо и второй червяк, вторым валом, на котором закреплено второе червячное колесо. Первый червяк соосно соединен с хвостовиком электрошпинделя, второй вал расположен параллельно оси электрошпинделя, выполнен с выступающим из корпуса концом и жестко соединен им с основанием, а корпус выполнен с возможностью вращения относительно второго вала и второго червячного колеса.
На рис. 1. показана кинематическая схема предлагаемой шлифовальной головки.
Головка содержит основание 1 и установленный на нем корпус 2, электрошпиндель 3, размещенный внутри корпуса 2, и шлифовальный круг 4, закрепленный на выходном конце электрошпинделя 3. Она также снабжена установленными внутри корпуса 2 первым червяком 5 и находящимся с ним в зацеплении первым червячным колесом 6, вторым червяком 7 и находящимся с ним в зацеплении вторым червячным колесом 8, первым валом 9, на котором закреплены первое червячное колесо 6 и второй червяк 7,вторым валом 10, на котором закреплено второе червячное колесо 8. Первый червяк 5 соосно соединен с хвостовиком электрошпинделя 3, второй вал 10, расположен параллельно оси электрошпинделя 3, выполнен с выступающим из корпуса концом и жестко соединен им с основанием 1, а корпус 2 выполнен с возможностью вращения относительно второго вала 10 и второго червячного колеса 8.
При использовании предлагаемой шлифовальной головки ее основание 1 устанавливают на направляющих вальцешлифовального станка так, чтобы вал 10 и упорный центр (на рисунке он изображен штриховыми линиями) вальцешлифовального станка, подлежащий перешлифовке, были соосны. Затем включают электрошпиндель 3 и вращение круга 4 и перемещают головку (основание 1 вместе с корпусом 2) вдоль оси вала 10 до получения нужной при перешлифовке упора глубины резания. При вращения электрошпинделя 3, движение от него передается на червяк 5. Он, в свою очередь, вращает колесо 6 и вал 9. Вращение вала 9 влечет за собой вращение червяка 7, а поскольку червячное колесо 8 и его вал 10 жестко соединены с основанием 1 головки, червяк 7 начинает обкатываться по колесу 8 и вращать корпус 2 головки на валу 10. Круг 4 при этом будет перемещаться вокруг шлифуемого центра. Таким образом, вращение круга 4 вокруг своей оси будет являться главным движением перешлифовки центра, а перемещение корпуса 2 головки вместе с кругом 4 будут являться движением подачи. Когда перешлифовка будет завершена, точность ее окажется выше, чем при использовании прототипа, поскольку перешлифовываемый упорный центр не пришлось переставлять на обычный круглошлифовальный станок и приводить во вращение. Повышение точности обработки при использовании предлагаемой шлифовальной головки является техническим результатом разработки полезной модели.