Координатно-шлифовальный станок

 

Изобретение относится к области металлообрабатывающего оборудования и может быть использовано в машиностроении, преимущественно в инструментальном производстве. Предметом изобретения является координатно-шлифовальный станок, особенность которого состоит в возможности визуального контроля с помощью встроенного экранного микроскопа за наличием припуска "под шлифовку" на всем периметре отверстия в заготовке, а также наблюдения за процессом обработки и проверки окончательных размеров и конфигурации отверстия на финише обработки, и наконец, в возможности корректировки положения центра дуги, обеспечивая сопряжения отдельных элементов отверстия, которое может быть сложноконтурным. 3 ил.

Предложение относится к области металлообрабатывающего оборудования и может быть использовано в машиностроении, преимущественно в инструментальном производстве.

Назначением данного предложения является обработка шлифованием круглых и сложноконтурных отверстий, состоящих из сопрягаемых дуг окружностей и прямых линий, например в матрицах штампов и других подобных изделиях.

Известны координатно-шлифовальные станки аналогичного назначения как отечественных, так и зарубежных фирм. Однако при всем разнообразии изготовителей известные станки имеют одинаковую конструктивную схему.

Наиболее совершенным представителем этого класса станков является, на наш взгляд, координатно-шлифовальный станок Швейцарской фирмы "HAUSER", современные модификации которого используются на многих отечественных машиностроительных предприятиях.

Этот станок состоит из станины с горизонтальным столом и механизмами его перемещения в продольном и поперечном направлениях с индикаторами перемещения и цифровым табло, а также стойки, в верхней части которой закреплен суппорт с вертикально направленным шпинделем, приводом его вращения и возвратно-поступательного сканирования.

Особенностью этого и других известных координатно-шлифовальных станков является, то, что инструмент (абразивный круг), наряду с собственным вращением, совершает планетарное вращение вокруг оси шпинделя, для чего бор с инструментом установлен в закрепленном на нижнем конце шпинделя специальным устройстве, позволяющем эксцентрично смещать его относительно оси шпинделя. Величина этого эксцентриситета тонко регулируется.

Необходимость планетарного вращения инструмента обусловлена тем, что в процессе обработки деталь неподвижно закреплена на столе, так что обрабатываемое отверстие (речь идет о круглых отверстиях) сцентрированно с осью шпинделя, а инструмент (абразивный круг) "обкатывает" стенки отверстия. Подача инструмента на "врезание" обеспечивается постепенным по мере обработки увеличением эксцентриситета.

Величина вертикального сканирования шпинделя с бором, зависит от глубины обрабатываемого отверстия.

Переход на обработку следующего отверстия в той же детали осуществляется путем передвижения стола в заданных координатах, без дополнительной центровки отверстия. Следует подчеркнуть, что шлифовка круглых отверстий в стальных закаленных деталях (например в матрицах штампов) с точным выполнением координат их взаимного расположения, является основным назначением как этого, так и других известных координатно-шлифовальных станков, хотя путем определенных перестроек с использованием съемного стола с поворотной планшайбой и других громоздких приспособлений, возможна обработка отверстий более сложного профиля, но здесь возникают сложности с базировкой обрабатываемого изделия и его замерами в процессе обработки, т. к. общим недостатком "HAUSERa" и других является отсутствие средств комплексного обмера обрабатываемого профиля, которые позволили бы до начала обработки проверить непосредственно на станке наличие припуска под шлифовку на всем периметре отверстия, во избежание обработки заведомого брака, проверить сопрягаемость отдельных элементов контура и периодически контролировать процесс обработки вплоть до окончательных размеров обрабатываемого отверстия. Осуществлению всего этого с помощью, например, соответственно встроенного экранного микроскопа препятствует сама конструктивная схема станка (неподвижно закрепленная деталь и "планетарно" обкатывающий отверстие инструмент). Такое положение приводит к значительным затратам времени на замеры с помощью универсальных мерительных инструментов и различных приспособлений (рычажных индикаторов, микрометрических нутромеров, центровочных конусов, мерных плиток и др.) и снижает точность выполнения работы.

Предлагается координатно-шлифовальный станок, на станине которого с возможностью продольного перемещения установлен горизонтальный стол, несущий средства закрепления обрабатываемой детали и расположенный над столом пневмо- или электробор с абразивным инструментом у которого, с целью повышения точности обработки и производительности, стол снабжен лимбом с ручным и механическим приводом вращения, на котором находятся крестовые каретки, а на верхней из них поворотная планшайба, при этом над столом расположены закрепленные на станке две параллельные между собой, но перпендикулярные ходу стола консоли, на одной из которых установлен с возможностью перемещения вдоль консоли суппорт с закрепленным на поворотном круге бором и механизмом его возвратно-поступательного сканирования, а на второй находится перемещаемая вдоль консоли каретка с экранным микроскопом, установленным так, что его оптическая ось направлена вертикально, причем стол станка имеет два фиксированных положения, первое положение характеризуется тем, что ось вращения лимба и ось бора находятся в одной вертикальной перпендикулярной ходу стола плоскости, а второе положение стола, когда ось вращения лимба находится в плоскости параллельной первой, но проходящей через оптическую ось микроскопа, при этом крестовые каретки и каретка микроскопа снабжены индикаторами перемещения с выходом на цифровое табло.

В отличие от "HAUSER'a" деталь, закрепленная на планшайбе, при обработке вращается или поворачивается вокруг центра дуги, а абразивный инструмент обрабатывает путем подачи на "врезание" без "планетарного" обкатывания профиля.

На фиг. 1 представлен вид станка со стороны управления и в плане; на фиг. 2 примеры обрабатываемых изделий; на фиг. 3 последовательные фазы установки детали по микроскопу.

Принципиальная схема станка (фиг.1).

На станине 1 смонтированы продольно перемещаемый с помощью ручного привода стол 2, на котором имеется поворотный лимб 3 с ручным и механическим приводом вращения.

На лимбе 3 закреплена координатная система, состоящая из двух взаимноперпендикулярных кареток 4 и 5 (крестовые каретки), на которых закреплена поворотная планшайба 6, кроме того, на лимбе 3 имеются два передвижных, закрепляемых в любой точке окружности сухаря 7 и 8 и откидной упор 9. На столе имеется откидной упор 10, а на станине 1 регулируемые упоры 11 и 12.

На консоли 13 находится перемещаемый с помощью ручного привода суппорт 15, на котором на поворотном круге смонтирована каретка 16, состоящая из салазок, имеющих механический привод сканирования с регулируемой амплитудой и частотой "С" (фиг.1, вид 1-1), несущая на себе каретку, на которой закреплен сменный электро- или пневмобор 17 с абразивным инструментом. С помощью этой каретки регулируется исходное положение инструмента над планшайбой 6.

Кроме того, система кареток с бором может быть развернута на требуемый угол ("") относительно вертикали.

На консоли 14 расположена каретка 18, перемещаемая с помощью ручного привода параллельно суппорту 15. Эта каретка имеет вертикальные направляющие, в которых находится ползун 19, удерживающий экранный микроскоп 20, закрепленный так, что его оптическая ось направлена вертикально.

Перемещением ползуна 19 достигается фокусировка микроскопа на поверхности обрабатываемой детали.

Взаимодействие основных элементов конструкции.

1. При соприкосновении опущенного упора 9 и направленного вверх упора 10 лимб 3 устанавливается в исходное положение, при котором каретка 4 направлена параллельно, а каретка 5 перпендикулярно ходу стола 2.

2. При направленных вверх упорах 9 и 10 с последним взаимодействуют сухари 7 и 8, при этом лимб 3 может поворачиваться вручную только в пределах сектора, определяемого положением этих сухарей.

3. При опущенном вниз упоре 10, независимо от положения упора 9, лимб 3 можно вращать вкруговую, в том числе и с помощью механического привода, а стол 2 перемещать в пределах, ограниченных упорами 11 и 12, в то время как при поднятом упоре 10 перемещать стол 2 можно и за пределы упоров 11 и 12, в том числе с помощью механического или гидравлического привода.

Упор 11 отрегулирован таким образом, что при соприкосновении с ним упора 10 стол находится в положении, при котором ось вращения лимба 3 расположена в вертикальной плоскости, перпендикулярной ходу стола 2, проходящей через ось бора 17 (позиция "обработка").

При соприкосновении упора 10 с упором 12 стол 2 находится в положении, при котором ось вращения лимба 3 лежит в плоскости параллельной плоскости "обработка" проходящей через оптическую ось микроскопа 20 (позиция "измерение").

Расстояние "Е" между обеими позициями определяется условиями размещения бара и микроскопа.

Крестовые каретки 4, 5 и каретка микроскопа 18 снабжены индикаторами перемещения с выходом на цифровое табло. Начало отсчета, т.е. "О" на табло, соответствует положению крестовых кареток 4 и 5, при котором ось поворота планшайбы 6 совпадает с осью поворота лимба 3, а отсчет ведется в направляющих "+" и "-" от этой точки. Для каретки 18 начало отсчета ведется от положения, когда оптическая ось микроскопа 20 совпадает с осью вращения лимба 3 в положении стола 2 на позиции "измерение".

Органы управления; 22 маховик перемещения стола 2; 23 ручка стопорения стола; 24 маховик поворота лимба 3; 25 ручка стопорения лимба; 26 и 27 ручки перемещения крестовых кареток 4 и 5; 28 стопор планшайбы 8; 29 маховик перемещения суппорта 15; 30 маховик поворота каретки 16 с бором 17; 31 маховик регулирования амплитуды сканирования бора 17; 32 ручка установки бора по высоте; 33 маховик перемещения каретки микроскопа 20; 34 - ручка вертикального перемещения микроскопа (фокусировка).

Проиллюстрируем работу на станке.

На фиг.2 показаны примеры трех видов (из множества возможных) сложноконтурных отверстий, обрабатываемых на данном станке в одну установку. При этом на примере "яйцеобразного" отверстия (изображение слева) дано описание приемов обмера и обработки; а на фиг.3 приведены 6 пояснительных рисунков изображения контура участков изделия на экране микроскопа, последовательно (слева направо) иллюстрирующих процесс базировки изделия и обмера.

1. Устанавливаем стол 2 на позицию "измерение", а лимб 3 в исходное положение.

2. Включаем цифровое табло и устанавливаем каретки 4, 5 и 18 на "О".

3. Закрепляем заготовку примерно в центре планшайбы 6.

4. Манипулируя ручкой 27 каретки 5, а также поворачивая ручкой 28 планшайбу 6, выводим проекцию "базового" края изделия на перекрестие в центре экрана микроскопа 20 и добиваемся того, чтобы при перемещении стола 2 с помощью маховичка 22 проекция "базового" края изделия на всей его длине не смещалась с перекрестия ни вниз, ни вверх.

5. На позиции "измерение", перемещая каретку 4 ручкой 26, совмещаем проекцию угла "О" изделия с перекрестием экрана, после чего поворачиваем лимб 3 на полный оборот, при этом угол проекции не должен смещаться с перекрестия.

6. Устанавливаем лимб 3 в исходное положение.

7. Перемещая каретку 4 на величину L₁, а каретку 5 на l₁, совмещаем центр окружности R₁ изделия с осью лимба 3.

8. Перемещаем каретку 18 на величину R₁ и поворачивая лимб, следим за наличием припуска под шлифовку на протяжении всей длины дуги R₁ после чего устанавливаем лимб в исходное положение.

9. То же проделываем, перемещая каретку 4 на величину L₂, а каретку 18 на R₂.

10. Производим такую же операцию, перемещая каретку 4 на L₃, каретку 5 на 12, а каретку 18 на R₃.

11. То же проделываем установив каретку 5 на l₃, а каретку 18 на R₃.

12. Проверив наличие припуска под шлифовку перемещаем стол на позицию "обработка" и последовательно осуществляем обработку, периодически проверяя по микроскопу, особенно при подходе к финишу, т.е. когда проекция обрабатываемой окружности на экране вплотную приблизится к перекрестию.

13. Установив лимб 3 в положение, при котором в перекрестии на экране окажется точка "касания "е", передвигаем сухарь 8 до соприкосновения с поднятым упором 10. То же проделываем с сухарем 7 в противоположной точке касания дуги.

14. Переведя стол 2 на позицию "обработка" и поворачивая лимб 3 в пределах сектора между сухарями 7 и 8, производим шлифовку дуги.

15. То же проделываем, переместив каретку 5 в точку l₂.

При шлифовании всех элементов следует периодически наблюдать за процессом обpаботки особенно при подходе к финишу.

Если координаты центра радиуса R₃, указанные в чертеже, окажутся неточными, т. е. не обеспечивающими плавный переход R₁_R₃_R₂, что легко обнаруживается с помощью микроскопа после окончательной обработки R₁ и R₂, но для начала обработки R₃ и -R₃, то с помощью экрана микроскопа нетрудно откорректировать положение центра дуги радиуса R₃ и -R₃, что позволяет исключить брак при обработке.

Приведенные на фиг.2 остальные варианты конфигураций отверстий обрабатываются с помощью таких же, т.е. описанных выше, примеров в том или ином, в зависимости от характера конфигурации отверстия, сочетании.

Формула изобретения

Координатно-шлифовальный станок, на станине которого с возможностью продольного перемещения установлен горизонтальный стол, несущий средства закрепления обрабатываемой детали, и расположенный над столом пневмо- или электробор с абразивным инструментом, отличающийся тем, что стол снабжен лимбом с ручным и механическим приводом вращения, на котором находятся крестовые каретки, а на верхней из них поворотная планшайба, при этом над столом расположены закрепленные на станине две параллельные между собой и перпендикулярные ходу стола консоли, на одной из которых установлен с возможностью перемещения вдоль консоли суппорт с закрепленным на поворотном круге бором и механизмом его возвратно-поступательного сканирования, а на второй находится перемещаемая вдоль консоли каретка с экранным микроскопом, установленным так, что его оптическая ось направлена вертикально, причем стол станка имеет два фиксированных положения, первое положение характеризуется тем, что ось вращения лимба и ось бора находятся в одной вертикальной перпендикулярной ходу стола плоскости, а второе положение стола когда ось вращения лимба находится в плоскости, параллельной первой и проходящей через оптическую ось микроскопа, при этом крестовые каретки и каретки микроскопа снабжены индикаторами перемещения с выходом на цифровое табло.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3