Устройство для стабильной обработки несферических поверхностей

 

(sx)s вмвзз оь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4838407/08 (22) 12.06.90

{46) 30.12.93 Бюл. ¹ 47-48 (71) Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосьемки и картографии (72) Трифонов ЕЕ; Соснов АН. (73) Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ НЕСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Использование: в области оптического приборостроения, также при изготовлении несферических поверхностей любого порядка. Сущность изобретения: узел гибкой связи выполнен в виде металли— ческой ленты, один конец которой связан с копиром, при этом лента расположена в пазу водила. Механизм натяжения ленты содержит две нерастяжимые струны Для обеспечения силового замыкания при (в) RU (11) 2005044 Cl реверсе водила в крайней точке рабочего хода водила центр вращения подшипника подпружинивается в двух взаимно перпендикулярных. направлениях пружинами. Работая на растяжение, они обес— печивают прижим подшипника к кулачку. Во время поворота кулачка происходит взаимосвязанный поворот водила, удерживаемого одновременно от скольжения элементами гибкой связи. Инструмент, копируя эволюту несферической поверхности, производит съем припуска по всему меридиальному . сечению поверхности. Использование эволюты дпя траекторного копирования кесферической поверхкости обеспечивает высокую точность воспроизведения профиля из-за малого влияния ошибок изготовления эволютного копира на точность воспроизводимой кривой, тккопир и водило контактируют без скольжения: 4 ил.

2005044

Изобретение Относится к Оптическому г. риборостроению и может быть использовано при изготовлении несферических поверхностей любого порядка.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для обработки вогнутых несферических поверхностей, содержащее водило с укрепленной на переднем конце шлифовэльной Головкой, копирэволюту обрабатываемой поверхности и узел гибкой связи, обеспечивающий водилу обкаты вание по эвол юте.

Недостатком этого устройства является невысокая повторяемость результатов обработки и невозможность точной настройки на требуемый и poNi)b, Целью изобретения является повышение точности обработки при изготовлении несферических поверхностей за счет обеспечения постоянства силового контакта во- 20 дила и копира.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для стабильной обработки несферических поверхностей., на столе которого располо>кено водило со шлифовальной головкой, связанное с электродвигателем через передаточный узел и ко +тактирующее с копиром через узел гибкой связи, узел гибкой связи выполнен в виде расположенной в пазу, выполненном в водиле, металли- 30 ческой ленты с механизмом ее натяжения, один конец которой связан с копиром, при этом механизм натя>кения содержит две нерастя>кимые струны, которые одним концом связаны с водилом, а другим через введен- 35 ный в устройство подпружиненный рычэг— с копиром, а передаточный узел выполнен в виде связанного с водилам подшипника, подпрух<иненного во взаимно перпендикулярных плоскостЯх и плоского б8скон8чнОГО кулачка. В предлагаемом решении все признай(и, указанные в Отличительной части формулы изобретения, проявляют в процессе взаимодействия присущие им известные свойства, дающие каждый в отдельности из- 45 вестный положительнь1й эффект. При этом обеспечивается сверхсуммарный положительный эффект. Обусловленньгй совокупностью указанных призна((ов.

Таким образом, предлагаемое решение 50 соответствует критерию "существенные отличия", тэк как созданная безлюфтовая и малоизнашивающа! ся кинематическая схема гарантирует зысокуо стабильность результатов формообразования. Крома этого, за счет Обеспечения непрерывности и равномерности снимаемого припуска, введением бескОнечнОГО кулачка в цепь управления оабОчим движением инстоументэ, достиГнуYb! Наилучшие результаты получаемого микрорельефа и чистоты поверхности.

На фиг. 1 изображена принципиальная кинематическая схема устройства для обработки несферических поверхностей; на фиг.

2 — вариант исполнения механизма качания; на фиг. 3 — устройство механического программирования рабочего движения инструмента; на фиг. 4 — узел гибкой связи кинематической пары эволютный копир— водило.

На вращающемся шпинделе 1 установлена деталь 2 с обрабатываемой поверхностью вращения 3. На плоском столе 4, являющемся одновременно направляющей и опорой скольжения, неподвижно укреплен угольник 5, в котором установлен эволютный копир 6, Он установлен так, чтобы вершина копира, соответствующая начальной точке эволюты, совпадала с точкой F на проекции в плане оси вращения шпинделя изделия. При такой установке справедливо считать, что точка F попала в радиус вершинной сферы (OF = Р, где P — параметр асферичности) и ось вращения детали 2 совпадает в своей проекции с OF. На стол 4 боковой поверхностью уложено водило 7, на переднем конце которого зафиксирована шлифовэльная головка 8 с инструментом 9 типа агмазного периферийного круга. Между водилом 7 и копиром 6 реализована гибкая связь в виде стальной ленты и двух нерастяжимых струн (см, фиг. 3), удерживающих водило от проскальзывания при обкатывании его по копиру.

Прижим водила 7 к плоскому столу 4 осуществляется следующим образом. Водило 7 имеет плоско-шлифовальные боковые стороны с допуском на непараллельность не более 0,01 мм, Одной стороной водило поджато к столу, а на другую нажимает пластина 9, Винтами 10 пластина привернута к столу, а необходимый зазор устанавливается под><атием пружин 11 винтами 10. На заднем конце водила, B обойме, установлен радиальный подшипник качения 12, В него упирается своей рабочей образующей плоский бесконечный кулачок 13, имеющий привод о» электродвигателя. Для обеспечения силового замыкания при реверсе водила в крайней точке рабочего хода водила центр вращения ролика 12 подпружинивается в двух взаимно перпендикулярных направлениях возвратными пружинами 14 и 15, Работая нэ растяжение, они обеспечивают постоянный прижим подшипника 12 к кулачку 13, При работе на устройстве выполняется следующий порядок действий, На шпиндель

1 жестко (репится центриров*нная загoTDB2005044

25

35

50 ка 2. Поверхность 3 представляет собой сфероид вращения, рассчитанный из условия обеспечения минимального избыточного слоя припуска нэ асферизацию, Смещением стола в трех взаимно перпендикулярных направлениях дисковый алмазно-абразивный инструмент подводится до касания своей периферийной рабочей кромкой центра сфероида.

На угольник 5 устанавливается копирэволюта требуемой асферической поверхности, Если водило коснулось копира в точке и при этом инструмент контактирует с заготовкой в центре, значит ось водила совпадает с геометрической осью заготовки и осью вращения шпинделя изделия, в противном случае разворотом копира-эволюты (см. фиг. 2) необходимо добиваться совмещения осей.

В зависимости от стадии обработки несферической поверхности меняются режимы: скорость вращения шпинделя 1, скорость вращения плоского кулачка 13, обеспечивающего двойной ход инструментальной головки, подача врезания, обеспечиваемая механизмом точной продольной подачи. При переходе на завершающие стадии обработки все режимы снижаются, и для повышения жесткости системы СПИД увеличивается усилие зажима винтами 10 пластины 9.

Устройство готово к работе. Включаются привод шпинделя 1 вращения заготовки и привод вращения электрошпинделя 8, Механизмом точной продольной подачи осуществляется подача на врезание.

Инструмент 9 входит в контакт с заготовкой.

Включается привод механизма двойного качания. Во время поворота кулачка 13 происходит взаимосвязанный поворот водила 7, удерживаемого одновременно от скольжения элементами гибкой связи. Инструмент, копируя эволюту несферической поверхности (за счет вращения заготовки), производит съем припуска по всему меридиальному сечению поверхности. Использование эволюты для траекторного копирования несферической поверхности обеспечивает высокую точность воспроизведения профиля из-за малого влияния ошибок изготовления эволютного копира на точность воспроизводимой кривой, а также гарантирует высокую стабильность воспроизведения профиля, так как копир и водило контактируют без скольжения, т,е. без износа.

Плоский кулачок 13 рассчитан так, чтобы реверс инструмента происходил в крайней периферийной точке обрабатываемой поверхности, за счет "непрерывности" рабочей образующей плоского кулачка гарантируется постоянство управляющего силового воздействия эволютного копира на водило, Профиль кулачка рассчитывается из условия постоянства отношения h(o ) Vp5g.

=const, где h(p) — величина удельного съема;

Чмк — скорость обкатки.

3а счет непрерывности силового замыкания водила и копира исключается любая потеря управляемости в момент смены направления движения обкатки, что имело место в решении прототипа при использовании червячного зацепления. В момент реверса червячной пары силовое замыкание водила на копире (в пределах хода накопленной ошибки червячного зацепления) снижается или полностью исчезает. В результате происходит кратковременная потеря управляемости движения обкатки. Особенно нежелательно это при реверсе в центральной зоне заготовки, так как приводит к образованию точки перегиба и нарушению равномерности микрорельефа обрабатываемой поверхности.

После снятия слоя материала в пределах осуществленной подачи на впезание подачу повторяют необходимое количество раз. При обеспечении такого многопроходного рабочего перемещения инструмента происходит эквидистантный съем припуска во всех координатах по нормалям и обрабатываемой НП на величину смещения исходной точки касания начала рабочего цикла, т.е. на суммарную величину подачи врезания.

На фиг, 3 представлено устройство механического программирования рабочего движения инструмента. Устройство работает следующим образом. На плоский стол-основание укладывается своей плоскошлифовэнной стороной копир-эволюта 6. После предварительного совмещения точки F с геометрической осью заготовки и обеспечения условия 0F = Р, штифтом копир фиксируется. Устанавливается упор угольника 5 и вворачиваются два установочных 17 и двэ упорных 18 винта, Упор штифтуется и крепится на crone 4. Затем аналогично вворачиваются винты 17 и 18 через планку угольника.

Планка крепится к упору угольника двумя винтами. Поскольку копир заштифтован в точке С, лежащей на FC, параллельной базовой стороне копира LK, ось штифта становится осью настроечного качания копира. Регулируя положение копира установочными винтами 17, достигается точное совмещение точки

F с вершинным радиусом НП, затягиванием упорных винтов 18 обеспечивается фиксирование достигнутого положения копирэ.

2005044.

Следующим этапом подготовки работы устройства является установка и закрепление элементов гибкой связи для обеспечения взаимосвязанной работы копира 6 и водила

7, 5

Устанавливается гибкая стальная лента

19 (см, фиг. 3, 4), конец которой крепится винтами к водилу 7. Передний конец ленты крепится винтом к копиру-эволюте вблизи точки L, Длина ленты устанавливается до- 10 статочной для огибания всего профиля копира. Толщина ленты 0,5...0,6 мм. Тип ленты — повышенной точности, первой прочности, светлополированная (1 П-В-Д вЂ” 0,6 х

8 по ГОСТ 2614-78). Ширина ленты 8 мм, 15

Лента помещается в специально выполненный на контактной стороне водила 7 паз 21, поэтому имеющаяся у нее разнотолщинность (0,010 мм) не влияет на вид и постоянство контакта водила и копира. 20

Следующий этап — обеспечение плавного движения обкатки. Влияние набегания и провисания ленты устраняется использованием узла подпружинивания ленты (см. фиг.

4), Две нерастяжимые струны 22 иэ прово- 25 локи диаметром 1,6 мм класса 1 по ГОСТ

9389 — 75 заводятся в отверстия левого 23 и правого 24 держателей и припаиваются

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛЬНОЙ ОБ-j

РАБОТКИ НЕСФЕРИЧЕСКИХ nGBEPXHOСТЕЙ, йа с оле которого расположено водило со шлифовальной головкой, связан- 35 ное с электродвигателем через передаточ- ный узел и контактирующее с копиром через узел гибкой связи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности об- работки посредством постоянства силово- "0 го контакта водила и копира, узел гибкой связи выполнен в виде расположенной в медным или латунным припоем типа ПМП—

54. Левый держатель закрепляется на водиле, а первый — на рычаге 25, который фиксируется винтом 26, Винт 27 опирается на центр 28 подпружиненнь1й пружиной 29.

Струны, спрятанные в пазы на копире (см, фиг, 3), натягиваясь под действием пружины

29, увлекают на себя водило, чем обеспечивается необходимое натяжение ленты. Для регулировки натяжения служит винт 27. Увеличение натяга ленты происходит при закручивании винта 27, так как при этом с большим усилием натягиваются струны, Поскольку правый и левый держатели струн фиксируются каждый одним винтом через отверстие в центре качения, то и возможная разница в длинах струн компенсируется разворотом держателей относительно их центров качания

Обкатка заготовки продолжается до тех пор, пока инструмент не выберет слой припуска по всей длине двойного хода и толщина заготовки в центре не достигнет требуемой величины. (56) Р.А.Михнев, С,К.Штандель. Оборудование оптических цехов. M.: Машиностроение, 1981, с. 256, Ъ пазу, выполненном в водиле, металлической ленты с механизмом ее натяжения, один конец которой связан с копиром, при этом механизм натяжения содержит две нерастяжимые струны, одна из которых связана с водилам, а другая через введенный в устройство подпружиненный рычагс копиром, а упомянутый передаточный узел выполнен в ниде связанного с водилом подшипника, подпружиненного во взаимно перпендикулярных плоскостях, и плоского бесконечного кулачка.

2005044

2005044

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1О1

Редактор А. Бер

Заказ 3419

1

Составитель Е. ТриФонов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M Шароши

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5