PL B1. POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA, Koszalin, PL BUP 12/12

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B24B 29/04 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Głowica do mikrowygładzania otworów foliowymi taśmami ściernymi (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 12/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 05/14 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA, Koszalin, PL (72) Twórca(y) wynalazku: RYSZARD ŚCIEGIENKA, Koszalin, PL RYSZARD LEWKOWICZ, Koszalin, PL WOJCIECH KACALAK, Koszalin, PL

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest głowica do mikrowygładzania otworów foliowymi taśmami ściernymi. Z polskiego opisu patentowego nr znane są głowice do mikrowygładzania otworów w elementach obrotowych foliowymi taśmami ściernymi. Jako narzędzie wykorzystywane są folie ścierne, w których ziarna ścierne nakładane są metodą elektrostatyczną lub grawitacyjną na poliestrowy nośnik. Folie ścierne charakteryzują się szczególną regularnością rozłożenia ziaren na powierzchni oraz wyjątkowo małą różnicą wysokości wierzchołków ziaren w pojedynczej warstwie ściernej. Głowice obróbkowe montowane są na suportach poprzecznych tokarek uniwersalnych. Budowane są również specjalizowane obrabiarki do dogładzania oscylacyjnego foliami ściernymi, wyposażone w stosowne głowice. Głowice mają dwie rolki o równoległych, poziomych osiach, z których rolka nawijająca jest napędzana mechanicznie. Ruch główny obrotowy otrzymuje przedmiot obrabiany od wrzeciona tokarki, a ruch posuwowy otrzymuje głowica od suportu wzdłużnego tokarki. Taśma umieszczona jest w otworze tak, że jej szerokość znajduje się na tworzącej otworu. Z polskiego opisu patentowego nr znane są także głowice do mikrowygładzania otworów w elementach nieobrotowych foliowymi taśmami ściernymi. Głowice te montowane są w stożkowych gniazdach wrzecion uniwersalnych frezarek pionowych. Na nieobrotowej tulei wrzeciona montowane jest koło zębate o uzębieniu wewnętrznym, będące ostoją dla koła zębatego zewnętrznego wychodzącego z korpusu głowicy. Ruch główny otrzymuje głowica od wrzeciona frezarki, a współpraca wyżej opisanych kół zębatych powoduje napędzanie przesuwu i oscylacji taśmy. Ruch posuwowy wykonuje przedmiot obrabiany umieszczony na stole frezarki. Taśma umieszczona jest w obrabianym otworze tak, że jej szerokość leży wzdłuż tworzącej otworu, a jej przewijanie odbywa się stycznie do obwodu walca. Rolka nowej, czystej folii nałożona jest na rolkę odwijającą, umożliwiającą odwijanie się taśmy. Początek folii z rolki przełożony jest przez rolkę dociskową i przymocowany do powierzchni rolki nawijającej, na którą nawija się folia po wykonaniu obróbki. Rolka dociskowa umocowana jest obrotowo na końcówce tłoczyska pneumatycznego lub sprężynowego siłownika, połączonego z poprzecznie ułożonym, pneumatycznym lub elektromagnetycznym urządzeniem oscylacyjnym. Złożenie ruchu obrotowego przedmiotu obrabianego z posuwistym ruchem głowicy umieszczonej na suporcie tokarki i liniowym przesuwem folii oraz jej ruchem oscylacyjnym, daje złożony tor ziaren ściernych, co korzystnie wpływa na jakość powierzchni obrobionej. Uwzględniając możliwość zmiany siły docisku folii do powierzchni obrabianej oraz możliwość stosowania kolejno folii różnych typów, o różnym materiale ziaren oraz malejącej wielkości ziaren, można uzyskiwać powierzchnie o bardzo wysokiej gładkości. Szerokie jest spektrum materiałów obrabianych od metali, węglików spiekanych, materiałów elektronicznych niemetalowych, materiałów kompozytowych, tworzyw sztucznych itd. Głowice można stosować do obróbki otworów walcowych, stożkowych i kształtowych. Opisane głowice charakteryzuje mała długość taśmy, która może być umieszczona na rolkach. Obie rolki muszą być umieszczone z końcówką roboczą głowicy w obrabianym otworze. Głowica projektowana jest z reguły jako narzędzie uniwersalne. Musi więc umożliwić obróbkę otworów o minimalnej średnicy np. 50 mm. Ta średnica otworu wyznacza przestrzeń, w której musi zmieścić się końcówka robocza głowicy z rolkami taśmy ściernej. Długość taśmy, możliwa do umieszczenia w takiej końcówce nie przekracza jednego metra, co wystarczy do obróbki jednego lub kilku otworów o niezbyt dużej długości. Dla głowic specjalizowanych, przystosowanych do obróbki otworów o jednakowych, większych średnicach, możliwe jest umieszczenie rolek z taśmami o większej długości, która pozwala na obróbkę kilku otworów bez zmiany taśmy. Znane są także obrabiarki i narzędzia do gładzenia (bonowania) otworów przy użyciu osełek ściernych. Osełki umieszczone są wzdłuż tworzących walcowego korpusu głowicy do gładzenia, w prowadnicach umożliwiających ich promieniowy przesuw dla zmian średnicy i wywarcia docisku do powierzchni obrabianego otworu. Docisk ten realizowany jest w sposób ciągły w czasie obróbki lub okresowo, po zatrzymaniu obrotów głowicy. Ruch obrotowy i posuwowy wykonuje najczęściej narzędzie umieszczone na końcówce wrzeciona obrabiarki. Złożenie tych ruchów roboczych powoduje występowanie na obrabianej powierzchni otworu śrubowych śladów obróbki. Przy uwzględnieniu zmian zwrotu ruchu posuwowego ślady obróbki będą miały kształt prawo i lewoskrętnych linii śrubowych. Przecinające się tory ziaren ściernych tworzą charakterystyczną siatkę na powierzchni otworu, która nadaje specyficzne, korzystne cechy użytkowe powierzchni, wykorzystywane od dawna w cylindrach

3 PL B1 3 silników samochodowych. Podstawowymi problemami gładzenia otworów osełkami ściernymi jest dobór ich własności fizyko-mechanicznych, każdorazowe dopasowanie kształtu czynnej powierzchni osełek do powierzchni otworu, konieczność usuwania produktów obróbki i okresowe ostrzenie i kształtowanie powierzchni czynnej. Głowica według wynalazku ma układ przesuwu foliowej taśmy ściernej w postaci dwóch rolek o równoległych, pionowych osiach, z których jedna jest rolką nawijającą napędzaną mechanicznie, a druga rolką odwijającą z hamulcem tarczowym, oraz rolki dociskowej, umocowanej obrotowo w wysięgniku, przy czym układ przesuwu foliowej taśmy ściernej ma związany z korpusem wysięgnik, umieszczany w otworze obrabianym, równolegle do jego osi. Na końcu wysięgnika znajduje się podatna końcówka robocza, po której przewija się taśma ścierna. Ponadto wysięgnik ma elementy prowadzące taśmę ścierną, natomiast rolka taśmy nowej i rolka taśmy zużytej umocowane są do korpusu, po stronie przeciwnej do wysięgnika. W korzystnej postaci wynalazku napęd na rolkę taśmy ściernej zużytej, przekazywany jest od zespołu napędu przesuwu taśmy ściernej, znajdującego się pod korpusem, poprzez reduktor, przekładnię ślimakową, wałek, wkładkę redukcyjną, kołki, na tulejkę rolki taśmy zużytej. W innej korzystnej postaci wynalazku podatna końcówka robocza ma postać rolki dociskowej albo ślizgacza dociskowego o krzywiźnie zarysu 1/Rp, równej lub większej od krzywizny zarysu otworu przedmiotu obrabianego. W jeszcze innej korzystnej postaci wynalazku elementy prowadzące mają postać rolek albo sworzni. Korzystną cechą wynalazku jest wyprowadzenie rolek z taśmą ścierną poza przestrzeń obrabianego otworu i takie poprowadzenie taśmy przez końcówkę roboczą głowicy, aby możliwa była obróbka otworu na całej długości. Brak ograniczeń dotyczących średnic rolek z taśmą pozwala na instalowanie rolek z taśmami o dużych długościach, oferowanych przez producentów taśm ściernych. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia głowicę w widoku z przodu, fig. 2 - głowicę w widoku od strony przedmiotu obrabianego, fig. 3 - głowicę w widoku z góry, fig. 4 - schemat kinematyczny głowicy na rzucie poziomym, fig. 5 i 6 - schematy kinematyczne głowicy na pionowych przekrojach odpowiednio przez wałki napędowe prowadzące foliową taśmę ścierną, fig. 7 - schematy kinematyczne alternatywnej końcówki roboczej z dociskiem ślizgowym, a fig. 8 i 9 - schematy elementów dociskających foliową taśmę ścierną (w przekroju) do powierzchni obrabianego otworu. Głowica zbudowana jest z korpusu 1, wysięgnika 2, końcówki roboczej 3, zespołu napędu przesuwu folii 7. Z silnikiem Ev zespołu 7, połączony jest zespół sterowania 8, umożliwiający regulację prędkości przesuwu foliowej taśmy ściernej 9 o szerokości b f. Taśma 9 jest przewijana z rolki taśmy nowej 5 na rolkę taśmy zużytej 6 przez końcówkę roboczą 3. Przedmiot obrabiany przedstawia obrotowa tuleja 10. Głowica jest mocowana w imaku tokarki poprzez trzonek 4. Jak pokazano na fig. 4 i 5, zespół napędu przesuwu folii 7 mający miniaturowy motoreduktor R1 i przekładnię ślimakową (R2) z silnikiem prądu stałego Ev, przymocowany jest do korpusu 1 śrubami 37. Na wałku reduktora R1 zamocowany jest ślimak 33, który napędza ślimacznicę 34 umieszczoną na wałku 26 ułożyskowanym w korpusie reduktora przy pomocy łożysk tocznych 38 i 39. Pierścień osadczy 40 i podkładka oporowa 41 oraz kołnierz na wałku uniemożliwiają osiowe przemieszczanie się wałka 26. Pokrywka 42 przymocowana do korpusu reduktora 35 wkrętami i 43 zamyka szczelnie przekładnie ślimakową. Na wałku 26 umieszczona jest wkładka redukcyjna 28 i dociśnięta nakrętką 31. Kołki 30 stanowią zaczepy umożliwiające przeniesienie momentu obrotowego na tulejkę rolki 29 i rolkę taśmy zużytej 6. Osiowy przesuw rolki 6 uniemożliwia rękojeść 32 nakręcana na końcówkę 27 wałka 26. Jak pokazano na fig. 6 rolka taśmy nowej 5 umieszczona jest na tulejce 13, a ta na wkładce redukcyjnej 12 znajdującej się na wałku hamulca 11 i zamocowana jest nakrętką 15. Osiowy przesuw rolki 5 uniemożliwia rękojeść 16 nakręcana na gwintowaną końcówkę wałka hamulca 11. Kołki 14 stanowią zaczepy umożliwiające przeniesienie momentu obrotowego na tulejkę rolki 13 i rolkę taśmy zużytej 5. Wałek 11 jest ułożyskowany ślizgowo w pokrywce 17, która jest zamocowana do korpusu 1 śrubami 18. Na lewej końcówce wałka hamulca 11 znajdują się tarcze hamulca 19 i 20 sprzężone zaczepami 23 i 24 z wałkiem 11, a między nimi umieszczona jest tarcza stała hamulca 21 ustalona na kołkach oporowych 22. Dwie nakrętki 25 umożliwiają regulację momentu hamowania czystej foliowej taśmy ściernej 9 nawiniętej na rolce 5. Na końcu wysięgnika znajduje się końcówka robocza z podatną rolką dociskową lub wahliwym dociskiem ślizgowym, oraz stosownie rozmieszczone prowadniki foliowej taśmy ściernej. Wysięgnik

4 4 PL B1 zbudowany jest z dwóch płaskowników oddalonych od siebie na szerokość większą od szerokości taśmy ściernej, z których jeden jest elementem korpusu, a drugi jest przykręcony wkrętami do elementów dystansowych korpusu. Od dołu przymocowany jest do korpusu zespół napędu przesuwu folii. Zakładanie i zdejmowanie rolek z taśmami ściernymi jest możliwe po zdjęciu rękojeści dociskowych 16 i 32, odkręceniu wkrętów 45 i zdjęciu górnego płaskownika korpusu 1(g). Przestrzeń umożliwiającą pomieszczenie rolek między płaskownikami korpusu 1 utrzymują elementy dystansowe 44, do których wkrętami 45 mocowany jest górny płaskownik korpusu 1(g). Foliowa taśma ścierna 9 prowadzona jest z rolki 5 na końcówkę roboczą 3 i dalej na rolkę taśmy zużytej 5 przez stosownie rozmieszczone rolki prowadzące 46 łożyskowane ślizgowo na sworzniach 47, które są utwierdzone w dolnym płaskowniku korpusu 1(d). Jak pokazano na fig. 4 i 8, końcówka robocza zbudowana jest z rolki dociskowej 3 o promieniu R p i szerokości b r, która wykonana jest z elastomeru umieszczonego na metalowej osi docisku 48. Przemieszczanie się taśmy z małą prędkością powoduje obracanie się rolki dociskowej 3. Dosunięcie y głowicy do powierzchni obrabianego otworu 10 o wartość y spowoduje odkształcenie rolki dociskowej 3 i utworzenie strefy obróbki i szerokości 2a. Naciski obróbkowe zależne są od wartości dosunięcia y oraz od podatności elastomeru rolki 3. Posuw głowicy na jeden obrót przedmiotu musi być mniejszy od szerokości strefy obróbki 2a. Na fig. 7 i 9 pokazano alternatywne rozwiązanie końcówki roboczej 3 zbudowanej z wahliwego ślizgacza 3 o promieniu R p i szerokości b s, który ma stałą, dużą szerokość strefy obróbki 2a. Posuw głowicy na jeden obrót przedmiotu musi być także mniejszy od szerokości strefy obróbki 2a, lecz umożliwi uzyskiwanie dużych wartości prędkości przesuwu p. Siła dociskająca foliową taśmę ścierną 9 do powierzchni obrabianego otworu przedmiotu 10 odkształca ramię wysięgnika 2 i końcówkę dociskową 3 tworząc strefę kontaktu o szerokości zależnej od wartości siły i podatności rolki. Przedmiot obrabiany 10 otrzymuje ruch obrotowy z prędkością n od wrzeciona tokarki. Głowica otrzymuje ruch posuwowy dwustronny z prędkością p od suportu tokarki. Folia ścierna 9 otrzymuje ruch przesuwał z prędkością od wałka 26, (obracającego się z prędkością n ). W wyniku przemieszczenia głowicy z suportem poprzecznym tokarki o wartość y, folia ścierna 9 jest dociskana do powierzchni obrabianego otworu 10 elastyczną rolką 3. Na skutek złożenia ruchów przedmiotu, głowicy oraz folii na powierzchni obrabianej uzyskuje się śrubowy tor ruchu ziaren ściernych. Zmiana zwrotu posuwu p powoduje zmianę kierunku linii śrubowej i korzystne przecinanie się śladów obróbki. Proces obróbki może przebiegać na sucho lub z użyciem chłodziwa, podawanego na folię ścierną blisko strefy obróbki. Głowica umożliwia obróbkę powierzchni otworów walcowych, stożkowych i kształtowych, mocowanych w obrotowym uchwycie np. tokarki. Lista oznaczeń na rysunkach 1. korpus 2. wysięgnik 3. podatna końcówka robocza 4. trzonek 5. rolka 6. rolka 7. zespół napędu przesuwu folii 8. zespół sterowania 9. foliowa taśma ścierna 10. przedmiot obrabiany 11. wałek hamulca 12. wkładka redukcyjna 13. tulejka rolki taśmy nowej 14. kołek 15. nakrętka 16. rękojeść dociskowa 17. pokrywka łożyskująca 18. śruba 19. tarcza wewnętrzna 20. tarcza zewnętrzna

5 PL B tarcza stała 22. kołek oporowy 23. zaczep 24. zaczep 25. nakrętki 26. wałek 27. końcówka gwintowana 28. wkładka redukcyjna 29. tulejka 30. kołek 31. nakrętka 32. rękojeść dociskowa 33. ślimak 34. ślimacznica 35. korpus 36. kołnierz 37. śruba 38. łożysko tylne 39. łożysko przednie 40. pierścień osadczy sprężysty zewn. 41. podkładka oporowa 42. pokrywka 43. wkręt 44. element dystansowy 45. wkręt 46. element prowadzący 47. element prowadzący 48. oś docisku Zastrzeżenia patentowe 1. Głowica do mikrowygładzania otworów foliowymi taśmami ściernymi, mająca układ przesuwu foliowej taśmy ściernej w postaci dwóch rolek o równoległych, pionowych osiach, z których jedna jest rolką nawijającą napędzaną mechanicznie, a druga rolką odwijającą z hamulcem tarczowym, oraz rolki dociskowej, umocowanej obrotowo w wysięgniku, znamienna tym, że układ przesuwu foliowej taśmy ściernej (9) ma związany z korpusem (1) wysięgnik (2), umieszczany w otworze obrabianym równolegle do jego osi, przy czym na końcu wysięgnika (2) znajduje się podatna końcówka robocza (3), po której przewija się taśma ścierna (9), a ponadto wysięgnik ma elementy prowadzące (46, 47) taśmę ścierną (9), natomiast rolka (5) taśmy nowej i rolka (6) taśmy zużytej umocowane są do korpusu (1), po stronie przeciwnej do wysięgnika (2). 2. Głowica wg zastrzeżenia 1, znamienna tym, że napęd na rolkę (6) taśmy ściernej (9) zużytej, przekazywany jest od zespołu (7) napędu przesuwu taśmy ściernej (9), znajdującego się pod korpusem (1), poprzez reduktor (R1), przekładnię ślimakową (R2), wałek (26), wkładkę redukcyjną (28), kołki (30), na tulejkę (29) rolki (6) taśmy zużytej. 3. Głowica wg zastrzeżenia 1, znamienna tym, że podatna końcówka robocza (3) ma postać rolki dociskowej albo ślizgacza dociskowego o krzywiźnie zarysu 1/Rp, równej lub większej od krzywizny zarysu otworu przedmiotu obrabianego (10). 4. Głowica wg zastrzeżenia 1, znamienna tym, że elementy prowadzące (46, 47) mają postać rolek albo sworzni.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)