PL 217267 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 217267 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 393247 (51) Int.Cl. B24B 1/04 (2006.01) B24B 35/00 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 13.12.2010 (54) Głowica do mikrowygładzania foliowymi taśmami ściernymi zewnętrznych powierzchni walcowych (43) Zgłoszenie ogłoszono: 18.06.2012 BUP 13/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.06.2014 WUP 06/14 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA, Koszalin, PL (72) Twórca(y) wynalazku: RYSZARD ŚCIEGIENKA, Koszalin, PL RYSZARD LEWKOWICZ, Koszalin, PL WOJCIECH KACALAK, Koszalin, PL LEON CHARKIEWICZ, Koszalin, PL STANISŁAW BOKIEJ, Koszalin, PL
2 PL 217 267 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest głowica do mikrowygładzania zewnętrznych powierzchni walcowych foliami ściernymi w formie taśm. Znane są głowice do wygładzania oscylacyjnego foliami ściernymi. Budowane są one dla szerokości folii od 10 mm do ponad 200 mm. 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. Szpula nowej, czystej folii nałożona jest na rolkę odwijającą, umożliwiającą odwijanie się taśmy z dobranym napięciem. Początek folii ze szpuli przełożony jest przez rolkę dociskową i przyklejony do powierzchni rolki nawijającej, na którą nawija się folia po wykonaniu obróbki. Rolka dociskowa umocowana jest obrotowo na końcówkach sprężyn płaskich zespołu oscylacji. Korpus głowicy połączony jest z pneumatycznym siłownikiem dwustronnego działania i wraz z zamontowanymi na nim elementami jest dosuwany i odsuwany od przedmiotu obrabianego. 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 powierzchni walcowych i stożkowych oraz płaskich powierzchni czołowych. Cechą istniejących głowic jest występowanie oddzielnego zespołu zasilania elektrycznego i sterowania, co zwiększa liczbę zespołów układu obróbkowego, zwiększa zajętość przestrzeni i jego masę i stanowi o mniejszym komforcie ich eksploatacji. Głowica według wynalazku wyposażona w układ przesuwu folii ściernej w postaci dwóch rolek o równoległych, poziomych osiach, z których jedna jest rolką nawijającą napędzaną mechanicznie, a druga rolką odwijającą, oraz w rolkę dociskową umocowaną obrotowo na końcówce sprężyn płaskich, a także w układ pneumatycznego dosuwu głowicy do przedmiotu obrabianego dla dociskania taśmy ściernej do powierzchni obrabianej, ma korpus głowicy, do którego przymocowany jest korpus zespołu oscylacji z łożyskowanym wewnątrz wałkiem, którego prawa końcówka ma czop mimośrodowy. Na tym czopie zamocowano poprzez pierścień łożysko kulkowe, umieszczone wewnątrz korpusu oscylatora, w którego bocznych ściankach są dwie kontrowane śruby umożliwiające regulację amplitudy A rolki dociskowej, włożonej w gniazda dwóch sprężyn płaskich, przymocowanych do obydwu korpusów - zespołu i oscylatora. Napęd oscylacji rolki dociskowej przekazywany jest z motoreduktora poprzez przekładnię pasową z pasem zębatym na wałek oscylatora. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia głowicę w widoku z boku, fig. 2 - głowicę w widoku z góry, a fig. 3 i 4 - schemat kinematyczny głowicy. Głowica według wynalazku wyposażona w układ przesuwu folii ściernej w postaci dwóch rolek o równoległych, poziomych osiach, z których jedna jest rolką nawijającą napędzaną mechanicznie, a druga rolką odwijającą oraz w rolkę dociskową umocowaną obrotowo na końcówce sprężyn płaskich, a także w układ pneumatycznego dosuwu głowicy do przedmiotu obrabianego dla dociskania taśmy ściernej do powierzchni obrabianej, ma korpus głowicy 1, do którego przymocowany jest korpus zespołu oscylacji 49 z łożyskowanym wewnątrz wałkiem 50, którego prawa końcówka ma czop mimośrodowy 62. Na czopie 62 zamocowano poprzez pierścień 61 łożysko kulkowe 63, umieszczone wewnątrz korpusu oscylatora 19, w którego bocznych ściankach są dwie kontrowane śruby 24 umożliwiające regulację amplitudy A rolki dociskowej 13, włożonej w gniazda dwóch sprężyn płaskich 18, przymocowanych do korpusu 49 i do korpusu 19. Napęd oscylacji rolki dociskowej 13 przekazywany jest z motoreduktora 7 poprzez przekładnię pasową z kołami d3 i d4 i pasem zębatym 9, na wałek 50.
PL 217 267 B1 3 Głowica zbudowana jest z korpusu 1, zespołu 2 napędu przesuwu taśmy, zespołu 3 hamowania taśmy, zespołu 4 napędu oscylacji taśmy, instalacji pneumatycznej 10, instalacji elektrycznej 11, instalacji chłodzenia 12, zespołu rolek dociskowych 13, rolek 17 prowadzących foliową taśmę ścierną 14, tarcz dociskowych 15 i zespołu osłon 16. Do mocowania głowicy na tokarce służy chwyt 5 w formie trzonka noża tokarskiego. Motoreduktor 6 napędu przesuwu taśmy, poprzez pas zębaty 8, napędza wałek 26, na którym umieszczona jest rolka z taśmą zużytą 14. Motoreduktor napędu oscylacji 7, poprzez pas zębaty 9, napędza wałek 50, który ma mimośrodową końcówkę i nadaje ruch oscylacyjny rolce dociskowej 13 i taśmie 14. Instalacja elektryczna 11 umożliwia bezstopniową regulację prędkości przesuwu i oscylacji foliowej taśmy ściernej 14, a instalacja pneumatyczna 10 - bezstopniową regulację siły docisku taśmy do powierzchni obrabianej. Jak pokazano na fig. 3 i 4, motoreduktor 6 składający się z silnika E f i reduktora R f, przymocowany jest do korpusu 1 śrubami i ma możliwość zmiany położenia dla dokonania napięcia pasa zębatego 8. Przekładnia pasowa z kołami d1 i d2 przenosi napęd na wałek 26 poprzez wpust 33. Wałek 26 ułożyskowany jest w łożyskach 28 umieszczonych w tulei 27 przymocowanej do korpusu 1 śrubami 29. Łożyska 28 rozdzielone są dwoma pierścieniami osadczymi sprężystymi 30, a ich napięcie reguluje się nakrętką 32 poprzez podkładkę 31. Rolka taśmy nowej 14 zakładana jest do zespołu hamowania taśmy 3. Bezpośrednio lub poprzez tuleje redukcyjne, rolka taśmy 14 zakładana jest na wałek 35 z wpustem 34 i dociskana rękojeścią 25 poprzez tarcze dociskowe 15. Wałek 35 ułożyskowany jest w łożyskach 37 umieszczonych w tulei 36 przymocowanej do korpusu 1 śrubami 38. Łożyska 37 rozdzielone są dwoma pierścieniami osadczymi sprężystymi 30, a ich napięcie reguluje się nakrętką 47 poprzez podkładkę 46 i tuleję 39. Na tulei 39 znajduje się przesuwna tuleja 40, na której umieszczono tarcze hamulcowe ruchome 41, a miedzy nimi tarczę hamulcową stałą 42, unieruchomioną poprzez kołki oporowe 43. Tarcze hamujące 41 i 42 dociskane są do siebie sprężyną talerzową 44 napinaną nakrętką 45 poprzez podkładkę 48. Motoreduktor 7 składający się z silnika E oa i reduktora R oa, przymocowany jest do korpusu 1 śrubami i ma możliwość zmiany położenia dla dokonania napięcia pasa zębatego 9. Przekładnia pasowa z kołami d3 i d4 przenosi napęd na wałek 50 poprzez wpust. Wałek 50 ułożyskowany jest w łożyskach 53 i 57 umieszczonych w korpusie 49 przymocowanej do korpusu 1 śrubami 56. Łożysko 53 osadzone jest na wałku 50 pierścieniem osadczym sprężystym 55, a w korpusie 49 dwoma pierścieniami osadczymi sprężystymi 54. Łożysko 57 osadzone jest na wałku 50 pierścieniem osadczym sprężystym 58, a w korpusie 49 jest pasowane przylgowo i ma możliwość osiowego przemieszczenia się z wałkiem. Korpus 49 jest zamknięty z obu stron pokrywkami 51 przymocowanymi wkrętami 52. Koło d4 zamocowane jest do wałka 50 śrubą 71 poprzez podkładkę 72. Prawa końcówka wałka 50 ma czop 62 o mimośrodowości e, na którym zamocowane jest poprzez pierścień 61 łożysko kulkowe 63, umieszczone wewnątrz korpusu oscylatora 19. W bocznych ściankach korpusu 19 umieszczone są dwie kontrowane śruby 24 umożliwiające regulację amplitudy A rolki dociskowej 13 włożonej w gniazda dwóch sprężyn płaskich 18 przymocowanych do korpusu 49 śrubami 59, a do korpusu 19 śrubami 64. Do korpusu 1 przymocowany jest łącznik stały 23, który przez węzeł przegubowy 65 połączono z tłoczyskiem siłownika pneumatycznego 22. Lewa komora robocza siłownika zamknięta jest pokrywką 66 z uszczelnieniem 67, przymocowaną wkrętami 68 do chwytu 5. Korpus chwytu 5 stanowi jedną całość z prowadnicą pryzmatyczną 20, która jest umieszczona ruchowo między czterema zespołami łożysk tocznych 21 umieszczonych na tulejach mimośrodowych 70 zamocowanych śrubami 69 do korpusu 1. Doprowadzenie sprężonego powietrza do lewej komory siłownika powoduje przesunięcie tłoczyska 22 i zamocowanych do niego elementów głowicy w prawo i dociśnięcie taśmy 14 z siłą F n do powierzchni obrabianej. Doprowadzenie sprężonego powietrza do prawej komory siłownika powoduje odsunięcie elementów głowicy i taśmy 14 od powierzchni obrabianej. Przedmiot obrabiany 73 otrzymuje ruch obrotowy z prędkością n p od wrzeciona tokarki. Głowica otrzymuje ruch posuwowy dwustronny z prędkością p od suportu tokarki. Folia ścierna 14 otrzymuje ruch przesuwu z prędkością f od rolki nawijającej oraz ruch oscylacyjny o stałej amplitudzie A i wybranej częstotliwości. Folia ścierna 14 jest dociskana do powierzchni obrabianej wałka 73 elastyczną rolką 13. Na skutek złożenia ruchów wałka, głowicy oraz folii na powierzchni obrabianej uzyskuje się złożony tor ruchu t z ziaren ściernych, w którym na śrubowy przebieg został nałożony sinusoidalny tor ruchu folii. Zmiana zwrotu posuwu p powoduje zmianę kierunku linii śrubowej i korzystne przecinanie się śladów obróbki.
4 PL 217 267 B1 Proces obróbki może przebiegać na sucho lub z użyciem chłodziwa, podawanego na folię ścierną blisko strefy obróbki. Głowica umożliwia obróbkę powierzchni walcowych, stożkowych i kształtowych, a także czołowych powierzchni płaskich, mocowanych w obrotowym uchwycie np. tokarki. 1. korpus 2. zespół (napędu przesuwu taśmy) 3. zespół (hamowania taśmy) 4. zespół (oscylacji taśmy) 5. chwyt 6. motoreduktor (napędu przesuwu taśmy) 7. motoreduktor (napędu oscylacji) 8. pas zębaty (napędu przesuwu taśmy) 9. pas zębaty (napędu oscylacji) 10. instalacja pneumatyczna 11. instalacja elektryczna 12. instalacja chłodzenia 13. zespół rolek dociskowych 14. foliowa taśma ścierna 15. tarcze dociskowe 16. zespół osłon 17. rolka prowadząca 18. sprężyna płaska 19. korpus oscylatora 20. prowadnica pryzmatyczna 21. zespół łożysk tocznych (prowadzących) 22. tłoczysko (siłownika pneumatycznego) 23. łącznik stały 24. śruba (do regulacji amplitudy oscylacji) 25. rękojeść (dociskowa) 26. wałek (napędu przesuwu taśmy) 27. tuleja (łożyskowa) 28. łożysko (kulkowe skośne) 29. śruba 30. pierścień osadczy sprężysty (wewn.) 31. podkładka 32. nakrętka 33. wpust 34. wpust 35. wałek (zespołu hamowania taśmy) 36. tuleja łożyskowa 37. łożysko kulkowe skośne 38. śruba 39. tuleja (dociskowa) 40. tuleja (dociskowa) 41. tarcze hamulcowe (ruchome) 42. tarcza hamulcowa (stała) 43. kołek oporowy 44. sprężyna talerzowa 45. nakrętka 46. podkładka 47. nakrętka (łożyskowa) 48. podkładka 49. korpus zespołu oscylacji 50. wałek 51. pokrywka Lista oznaczeń na rysunkach
PL 217 267 B1 5 52. wkręt 53. łożysko (kulkowe) 54. pierścień osadczy sprężysty (wewn.) 55. pierścień osadczy sprężysty (zewn.) 56. śruba 57. łożysko (kulkowe) 58. pierścień osadczy sprężysty (zewn.) 59. śruba 60. osłonka 61. pierścień osadczy sprężysty (zewn.) 62. czop mimośrodowy (walka oscylacji) 63. łożysko kulkowe 64. śruba 65. węzeł przegubowy 66. pokrywka (siłownika) 67. uszczelka 68. wkręt 69. śruba 70. tuleja mimośrodowa 71. śruba 72. podkładka 73. przedmiot obrabiany d1, d2 - koła pasowe (przesuwu taśmy) d3, d4 - koło pasowe (oscylacji taśmy) Zastrzeżenie patentowe 1. Głowica do mikrowygładzania foliowymi taśmami ściernymi zewnętrznych powierzchni walcowych, mająca układ przesuwu folii ściernej w postaci dwóch rolek o równoległych, o poziomych osiach, z których jedna jest rolką nawijającą napędzaną mechanicznie, a druga rolką odwijającą, oraz rolką dociskową, umocowaną obrotowo na końcówce sprężyn płaskich, a także układ pneumatycznego dosuwu głowicy do przedmiotu obrabianego dla dociskania taśmy ściernej do powierzchni obrabianej, znamienna tym, że do korpusu głowicy (1) przymocowany jest korpus zespołu oscylacji (49) z łożyskowanym wewnątrz wałkiem (50), którego prawa końcówka ma czop mimośrodowy (62), na którym zamocowano poprzez pierścień (61) łożysko kulkowe (63), umieszczone wewnątrz korpusu oscylatora (19), w którego bocznych ściankach są dwie śruby (24) umożliwiające regulację amplitudy A rolki dociskowej (13), włożonej w gniazda dwóch sprężyn płaskich (18), przymocowanych do korpusu (49) i do korpusu (19). 2. Głowica wg zastrzeżenia 1, znamienna tym, że napęd oscylacji rolki dociskowej (13) przekazywany jest z motoreduktora (7) poprzez przekładnię pasową z kołami (d3) i (d4) i pasem zębatym (9), na wałek (50).
6 PL 217 267 B1 Rysunki
PL 217 267 B1 7
8 PL 217 267 B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)