Sposób precyzyjnej obróbki płaskich powierzchni, (54) zwłaszcza obróbki drobnych przedmiotów ceramicznych w cyklu automatycznym

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B2 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.C l.5: B24B 7/22 Sposób precyzyjnej obróbki płaskich powierzchni, (54) zwłaszcza obróbki drobnych przedmiotów ceramicznych w cyklu automatycznym (73) Uprawniony z patentu: (43) Zgłoszenie ogłoszono: Wyższa Szkoła Inżynierska, Koszalin, PL BUP 11/91 (72) Twórcy wynalazku: (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: Wojciech Kacalak, Koszalin, PL Ryszard Ściegienka, Koszalin, PL WUP 06/93 PL B2 1 Sposób precyzyjnej obróbki płaskich powierz- (57) chn i, zwłaszcza obróbki drobnych przedmiotów ceramicznych w cyklu automatycznym, polegający na obróbce czołem narzędzia ściernego płaszczyzn przedmiotów drobnych, przy czym przedmioty te przemieszcza się ruchem płaskim j ednostajnym, korzystnie kołowym, pod wirującymi czołami narzędzi ściernych umocowanych n a rozmieszczonych nad stołem wrzeciennikach, znam ienny tym, że podawane automatycznie na stół (2) przedmioty (1) o określonej wysokości początkowej (Ho) przenosi się z prędkością (Vw) ruchu stołu najpierw w strefy szlifowania pod kolejne ściernice szlifujące (I, II, III). Z których pierwsze ściernice szlifujące (I, II) wykonują obróbkę zgrubna, a ostatnia ściernica szlifują ca (III) wykonuje szlifowanie kształtujące, przy czym wysokość przedmiotów (1) zmniejsza się po każdym przejściu przyjmując odpowiednie wartości wysokości (H1, H2, H3), następnie przedmioty (1) wprowadza się w strefy wygładzania tarczami wygładzającymi (IV, V). które umieszcza się na nieco większej wysokości o określoną wartość różnicy wysokości (h), a przedmioty (1) podnosi się w odpowiednim miejscu o tę wartość różnicy wysokości (h) i dociska się do czynnych powierzchni czoła tarcz odpowiednimi siłami (p1, p2) a na końcu przedmioty (1) przenosi się i poleruje się pod tarczą polerującą (VI), pracującą podobnie jak tarcze wygładzające (IV, V), przy czym tarczy polerującej (IV) nadaje się większą prędkość obrotową (np) oraz zmniejsza się siłę (ps) docisku przedmiotów (1). Fig.1

2 SPOSÓB PRECYZYJNEJ OBRÓ BKI PŁASKICH POWIERZCHNI, ZWŁASZCZA OBRÓ BKI DROBNYCH PRZEDMIOTÓW CERAMICZNYCH W CYKLU AUTOMATYCZNYM Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Sposób precyzyjnej obróbki płaskich powierzchni, zwłaszcza obróbki drobnych przedmiotów ceramicznych w cyklu automatycznym, polegający na obróbce czołem narzędzia ściernego płaszczyzn przedmiotów drobnych, przy czym przedmioty te przemieszcza się ruchem płaskim jednostajnym, korzystnie kołowym, pod wirującymi czołami narzędzi ściernych umocowanych na rozmieszczonych nad stołem wrzeciennikach, z n a m i e n n y tym, że podawane automatycznie na stół /2/ przedmioty / 1/ o określonej wysokości początkowej /Ho/ przenosi się z prędkością /Vw/ ruchu stołu najpierw w strefy szlifowania pod kolejne ściernice szlifujące /I, II, III/, z których pierwsze ściernice szlifujące /I, II/ wykonują obróbkę zgrubną, a ostatnia ściernica szlifująca /III/ wykonuje szlifowanie kształtujące, przy czym wysokość przedmiotów / 1/ zmniejsza się po każdym przejściu przyjmując odpowiednie wartości wysokości /H1,H2, H3/, następnie przedmioty / 1/ wprowadza się w strefy wygładzania tarczami wygładzającymi /IV, V/, które umieszcza się na nieco większej wysokości o określoną wartość różnicy wysokości /h/, a przedmioty / 1/ podnosi się w odpowiednia miejscu o tę wartość różnicy wysokości /h/ i dociska się do czynnych powierzchni czoła tarcz odpowiednimi siłami /P1, P2/, a na końcu przedmioty / 1/ przenosi się i poleruje się pod tarczę polerującą /VI/, pracującą podobnie jak tarcze wygładzające /IV, V/, przy czym tarczy polerującej /VI/ nadaje się większą prędkość obrotową / np/ oraz zmniejsza się siłę / P 3/ docisku przedmiotów / 1/. 2. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, że pierwsze ściernice szlifujące /I, II/ ustawia się osią obrotu pochyło pod kątem /α /, nieco mniejszym od 90, w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu posuwowego obrabianych przedmiotów / 1/, zaś czołu ściernicy nadaje się kształt powierzchni stożkowej, wyznaczonej przez prostoliniowe tworzące rozwarte pod dwukrotnie większym kątem 2α i symetryczne do osi wrzeciona, a obrabiane przedmioty /2/ przemieszcza się pod tymi ściernicami szlifującymi /I, II/ po takim torze, że krawędzie obrabianych przedmiotów / 1/ nie wychodzą poza wewnętrzną średnicę /Dw/ pierścienia roboczego tych ściernic. 3. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, że ostatnią ściernicę szlifującą /III/, oraz tarcze wygładzające /IV, V/ i tarczę polerującą /VI/ ustawia się osią prostopadle do płaszczyzny ruchu posuwowego obrabianych przedmiotów / 1/, które przemieszcza się pod tymi ściernicami po takim torze, że krawędzie obrabianych przedmiotów / 1/ wychodzą poza wewnętrzną średnicę Dw pierścienia roboczego tych narzędzi. 4. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, że na zewnętrznym obrzeżu czoła ostatniej ściernicy szlifującej /III/ wykonuje się nakrój, o wysokości odpowiadającej wartości przewidzianego naddatku obróbkowego. 5. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, że na wewnętrznym obrzeżu czoła ostatniej ściernicy szlifującej /III/ wykonuje się nakrój, o wysokości odpowiadającej wartości przewidzianego naddatku obróbkowego. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób precyzyjnej obróbki płaskich powierzchni, zwłaszcza obróbki drobnych przedmiotów ceramicznych w cyklu automatycznym, umożliwiający usunięcie dużych naddatków obróbkowych oraz uzyskanie wysokiej dokładności obróbki. Wynalazek umożliwia także uzyskanie dużej gładkości i płaskości powierzchni roboczych przedmiotów ceramicznych np. płytek uszczelniają co-starujących oraz wytworzenie trwałej, odpornej na ścierania, działanie ciśnienia i temperatury wody warstwy wierzchniej.

3 Znany jest sposób szlifowania płaskiego dokonywanego czołem ściernicy zamocowanej na wrzecionie o osi usytuowanej prostopadle do obrabianej płaszczyzny. Przedmioty obrabiane ustala się na powierzchni stołu i nadaje się im posuw w płaszczyźnie prostopadłej do osi wrzeciona, a następnie przemieszcza się je czołem wirującej ściernicy ustalonej na żądanej wysokości. W sposobie tym, kształtujące obrabianą powierzchnię czoło ściernicy jest płaskie. W celu poprawienia warunków wejścia narzędzia w materiał obrabiany, na obwodzie czoła ściernicy dokonuje się odpowiedniego nakroju, najczęściej w postaci fazy lub zukosowania zewnętrznej krawędzi, wykonanej w zależności od rodzaju narzędzia pod kątem od 3 do 60 w stosunku do płaskiej powierzchni czoła. Ze względu na wydajność obróbki pożądanym jest, aby szerokość nakroju była możliwie największa, zaś kąt nachylenia nakroju do płaskiego czoła jest najmniejszy. Inny znany sposób, według patentu nr , polega na tym, ze oś wrzeciona nieznacznie nachyla się w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu stołu pod kątem α, n ieco mniejszym od 90, najkorzystniej zawartym w granicach od 87 do 89 58' do płaszczyzny ruchu stołu, zaś czołu ściernicy nadaje się kształt powierzchni stożkowej, wyznaczonej przez rozwarte pod dwukrotnie większym kątem 2 α i symetryczne do osi wrzeciona prostoliniowe tworzące, po czym ustala się głębokość szlifowania przez osiowe przemieszczanie wrzeciona. Głębokość szlifowania związana jest z kątem α pochylenia ściernicy i jej średnicą. Przewidziane do obróbki przedmioty ustala się następnie na powierzchni stołu i przemieszcza ruchem płaskim w płaszczyźnie równoległej do tworzącej czoła wirującej ściernicy najbardziej zbliżonej do stołu. Najkorzystniej przedmioty przemieszcza się na stole obrotowym. Zastosowanie w tym sposobie kształtu czoła narzędzia przy określonym usytuowaniu osi wrzeciona oraz kierunku posuwu powoduje, ze szlifowaną płaszczyznę przedmiotu kształtuje się czołem ściernicy o prostoliniowych tworzących. Wgłębianie się narzędzia w naddatek materiału przedmiotu następuje łagodnie ze zmniejszającą się prędkością szlifowania wzdłuż całej długości kontaktu ściernicy z przedmiotem obrabianym, bez konieczności wykonywania nakroju. Inny znany sposób, według patentu polskiego nr , polega na tym, że przewidziane do obróbki przedmioty umieszcza się w otwartych gniazdach ruchomego stołu, następnie przemieszcza się je wraz ze stołem pod wirującym narzędziem i w zakresie obszaru czynnej powierzchni czoła narzędzia przedmioty te dociska się do czoła narzędzie strumieniem płynu. W korzystnym rozwiązaniu stołowi nadaje się ruch obrotowy wokół pionowej osi obrotu, równoległej do osi wrzeciona, na którym osadzone jest narzędzie. Natomiast płyn doprowadza się przez kanały ruchomego stołu z nieruchomej komory wyrównawczej. Obszar docisku przedmiotów ogranicza się konstrukcyjnie kształtem i wielkością komory tak, aby nie wykraczał on poza czynną powierzchnię czoła narzędzia. Powierzchnię czołową narzędzia ustawia się do obróbki na takiej wysokości nad zewnętrzną powierzchnią gniazd, aby była ona większa od wysokości obrabianych przedmiotów. Sposób według wynalazku polega na tym, że podawane automatycznie na stół obrabiarki przedmioty o określonej wysokości początkowej przenosi się z prędkością ruchu stołu najpierw w strefy szlifowania pod kolejne ściernice szlifujące, z których pierwsze wykonują obróbkę zgrubną, a ostatnia ściernica szlifująca wykonuje szlifowanie kształtujące, przy czym wysokość obrabianych przedmiotów zmniejsza się po każdym przejściu. Następnie przedmioty wprowadza się w strefy wygładzania tarczami wygładzającymi, które umieszcza się na nieco większej wysokości o określoną wartość różnicy wysokości, a przedmioty podnosi się w odpowiednim miejscu o tę wartość różnicy wysokości i dociska się do czynnych powierz chni czoła tarcz. Na końcu przedmioty przenosi się i poleruje się pod tarczą polerującą, pracującą podobnie jak tarcze wygładzające, przy czym tarczy polerującej nadaje się większą prędkość obrotową oraz zmniejsza się siłę docisku przedmiotów. Korzystny sposób obróbki polega na tym, ze pierwsze ściernice szlifujące, realizujące obróbkę zgrubną, ustawia się osią obrotu pochyło pod kątem α, nieco mniejszym od 90, w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu posuwowego obrabianych przedmiotów, zaś czołu ściernicy nadaje się kształt powierzchni stożkowej, wyznaczonej przez prostoliniowe

4 tworzące rozwarte pod dwukrotnie większym ką tem 2 α i symetryczne do osi wrzeciona. Obrabiane przedmioty przemieszcza się pod tymi ściernicami szlifującymi po takim torze, że krawędzie tych przedmiotów nie wychodzą poza wewnętrzną krawędź pierścienia roboczego tych ściernic. Dalszy korzystny sposób obróbki polega na tym, ze ostatnią ściernicę szlifującą, oraz tarcze wygładzające i tarczę polerującą ustawia się osią prostopadle do płaszczyzny ruchu posuwowego obrabianych przedmiotów, które przemieszcza się pod tymi narzędziami po takim torze, ż e krawędzie obrabianych przedmiotów wychodzą poza wewnętrzną krawędź pierścienia roboczego tych narzędzi. Korzystny sposób obróbki polega również na tym, że na obrzeżu czoła ostatniej ściernicy szlifującej wykonuje się zewnętrzny nakrój o określonym kącie i wysokości odpowiadającej wartości przewidzianego naddatku obróbkowego. Korzystnym jest wykonanie nakroju również na wewnętrznym obrzeżu ściernicy. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 pokazuje schemat przebiegu całej obróbki, fig. 2 i fig. 3 - schemat szlifowania zgrubnego w dwóch rzutach prostopadłych, fig. 4 i fig. 5 - schemat szlifowania kształtującego w dwóch rzutach prostopadłych, a fig. 6 i fig. 7 - schemat wygładzania i polerowania w dwóch rzutach prostopadłych. Obrabiane przedmioty 1 o wysokości początkowej Ho umieszcza się w gniazdach obrotowego stołu 2 i kolejno przemieszcza się je ruchem jednostajnym posuwowym z prędkością Vw pod sześcioma narzędziami tarczowymi pracującymi czołem. Przy pomocy trzech pierwszych narzędzi, które są ściernicami szlifującymi I, II, III szlifuje się przedmioty 1, które ustala się na górnej powierzchni stołu obrotowego, przy czym wysokość tych przedmiotów zmniejsza się po każdym przejściu przyjmując odpowiednie wartości wysokości H1,H2, H3. Jak pokazano na fig. 2 dwie pierwsze ściernice szlifujące I i II pochyla się osią obrotu do powierzchni stołu 2 pod kątem α, nieco mniejszym od 90, w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu posuwowego przedmiotów w ten sposób, ze wrzeciono ściernicy górną częścią odchylone jest na zewnątrz. Ściernicom tym nadaje się kształt stożka przez obciągnięcie ich w kierunku równoległym do płaszczyzny stołu. Jak pokazano na fig. 3 obrobione przedmioty 1 przemieszcza się pod ściernicami szlifującymi I, II po takim torze, ze krawędzie tych przedmiotów nie wychodzą poza wewnętrzną krawędź pierścienia roboczego o średnicy Dw, a w skrajnym położeniu obrzeże znajduje się w odległości p. Droga szlifowania rozpoczyna się w punkcie A i kończy w punkcie B. Przy pomocy gruboziarnistych diamentowych ściernic szlifujących I, II realizuje się szlifowanie zgrubne, które usuwa prawie cały naddatek obróbkowy. Strefa szlifowania tych ściernic jest bardzo długa, nawet przy małej szerokości bs powierzchni roboczej ściernicy. Prędkość usuwania naddatku zmniejsza się wzdłuż drogi szlifowania, co jest bardzo korzystne dla dokładności obróbki i chropowatości powierzchni. Kąt α pochylenia osi ściernicy zależy od naddatku przewidzianego do usunięcia daną ściernicą. Dobiera się go tak, aby droga kątowa szlifowania była możliwie największa. Pierwszą ściernicę szlifującą I pochyla się pod ką tem α = 89 35', a drugą ściernicę szlifującą II - pod kątem α = 89 44'. Jak pokazano na fig. 4 trzecią ściernicę szlifującą III ustawia się osią prostopadle do płaszczyzny stołu 2, przy czym na obwodzie tej ściernicy wykonuje się nakrój o kącie α 1 = 15 i wysokości s = 0,3 mm w kierunku osi ściernicy. J ak pokazano na fig. 5 obrabiany przedmiot 1 ma kontakt z powierzchnią roboczą ściernicy na całej drodze przejścia ściernicy szlifującej III, od punktu C do D, przy czym naddatek usuwa się przez nakrój o kącie α1 a płaska powierzchnia ściernicy powoduje wyiskrzanie. Usytuowanie pierścienia roboczego ściernicy jest takie, że przemieszczający się pod ściernicą szlifującą III obrabiany przedmiot 1 przesuwa się najpierw do jej osi i w osiowym położeniu jego krawędzi wychodzi o odległość p, a następnie przesuwa się od jej osi i wychodzi poza obwód zewnętrzny o średnicy Ds. W ten sposób obrabiany przedmiot 1 kontaktuje się z całą szerokością pierścienia roboczego ściernicy, uzyskując wysoką płaskość i powodując równomierne zużycie ściernicy. Ślady ziaren ściernych na powierzchni obrabianych przedmiotów

5 krzyżują się, co jest wynikiem ciągłej zmiany kierunku wygładzania. Przy pomocy ściernicy szlifującej III realizuje się szlifowanie kształtujące, które dzięki długiej strefie wyiskrzenia umożliwia uzyskanie wysokiej płaskości i małej chropowatości powierzchni. Następnie przedmioty 1 wprowadza się w strefy wygładzania tarczami wygładzającymi IV, V usytuowanymi również osiami obrotu prostopadle do powierzchni stołu. J ak pokazano na fig. 6 czoła tych tarcz umieszcza się na nieco większej wysokości o określoną wartość różnicy wysokości h. O tę wartość obrabiane przedmioty 1 podnosi się na drodze przesuwu oznaczonej odcinkiem E F /fig. 7/ i dociska się do powierzchni czoła tarcz odpowiednimi siłami F 1, F2. Usuwany naddatek obróbkowy jest bardzo mały, rzędu kilkunastu mikrometrów. Podczas wygładzania krawędzie obrabianych przedmiotów 1 wychodzą poza wewnętrzną krawędź pierścienia roboczego tych tarcz. Strefa wygładzania jest bardzo długa, a siły wygładzania mają mniejsze wartości jak podczas szlifowania kształtującego ściernicą szlifującą III. Na końcu przedmioty 1 przenosi się pod tarczę polerującą VI, a polerowanie prowadzi się podobnie jak wygładzanie tarczami wygładzającymi /fig. 6 i 7/, przy czym tarczy polerującej VI nadaje się większą prędkość obrotową np oraz zmniejsza się siłę F 3 docisku przedmiotów 1. Podczas wygładzania 1 polerowania krawędzie obrabianych przedmiotów 1 wychodzą na odległości p poza wewnętrzną krawędź pierścienia roboczego tarczy wygładzającej IV, V, jak i tarczy polerującej VI. Fig 6 Fig.7

6 Fig 4 Fig 5

7 Fig 2 Fig.3

8 Fig. 1 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena zł