PL 217377 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 217377 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 393355 (51) Int.Cl. B24B 1/04 (2006.01) B25J 21/00 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 20.12.2010 (54) Przyrząd do mikrowygładzania foliowymi taśmami ściernymi wałków umieszczonych w komorze próżniowej (43) Zgłoszenie ogłoszono: 02.07.2012 BUP 14/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.07.2014 WUP 07/14 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA, Koszalin, PL (72) Twórca(y) wynalazku: RYSZARD ŚCIEGIENKA, Koszalin, PL RYSZARD LEWKOWICZ, Koszalin, PL WOJCIECH KACALAK, Koszalin, PL STANISŁAW BOKIEJ, Koszalin, PL ANDRZEJ MARKIEWICZ, Koszalin, PL
2 PL 217 377 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do mikrowygładzania foliowymi taśmami ściernymi wałków umieszczonych w komorze próżniowej na wrzecionie obrabiarki. 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. 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. Znane są układy mechaniczne pracujące w komorach próżniowych. Należą do nich planetarne napędy przedmiotów, których powierzchnie są napylane cienkowarstwowo na przykład azotkami metali w napylarkach próżniowych. Głównym ich zadaniem jest realizacja obrotów przedmiotów napylanych względem osi komory oraz względem osi przedmiotów. Ruchy te powinny mieć jednostajny charakter, ale nie wymaga się od nich geometrycznej precyzji. Znane są także manipulatory pracujące w komorach próżniowych. Mogą być napędzane ręcznie lub mechanicznie z zastosowaniem odpowiedniego sterowania. Służą najczęściej do przemieszczanie przesłon stosowanych podczas obróbki jonowej części powierzchni przedmiotu, albo do przemieszczania czujników w komorach próżniowych urządzeń technologicznych. Wspólną cechą tych urządzeń jest wprowadzenie elementów mechanicznych przenoszących ruch do komory próżniowej poprzez obrotowe przepusty próżniowe. Urządzenia napędowe pozostają zwykle poza komorami próżniowymi. Ponadto wymagane jest zachowanie wysokiej próżnioszczelności przepustów i tylko niskiej lub średniej poprawności w geometrycznej dokładności jego realizacji. Dotąd nie były znane realizacje precyzyjnego mikrowygładzania foliowymi taśmami ściernymi w próżni i nie były znane urządzenia do takiej obróbki. Przyrząd według wynalazku, mający układ przesuwu foliowej taśmy ściernej w postaci dwóch rolek o równoległych, pionowych osiach, z których jedna jest rolką nawijającą napędzaną mechanicznie, a drugą rolką odwijającą z hamulcem, oraz rolkę dociskową, ma podzespół ruchu oscylacyjnego złożony z wałka napędowego, napędzającego przekładnię zębatą stożkową, która napędza poziomy wałek mimośrodowy z łożyskiem, współpracującym z popychaczem, połączonym z korpusem podzespołu napędu przesuwu folii, poddawanego oscylacjom o amplitudzie równej albo mniejszej od mimośrodowości wałka. Wałek mimośrodowy ułożyskowany tocznie w łożyskach korpusu zespołu oscylacji, otrzymuje napęd od wałka napędowego przez wpustowe połączenie suwliwe i stożkowe koło zębate, ułożyskowane w korpusie zespołu oscylacyjnego łożyskiem tocznym i przez koło drugie stożkowe koło zębate.
PL 217 377 B1 3 Podzespół napędu przesuwu folii, zawieszony jest na dwóch sprężynach płaskich przymocowanych do płyty suportu i przesuwa się z nią z prędkością posuwu oraz wykonuje równocześnie ruch oscylacyjny o amplitudzie, a wałek napędowy napędza zespół kół zębatych, silnie redukujących obroty rolki nawijającej folię, przy czym koła zębate łożyskowane są w ściankach korpusu przyrządu. Folia dociskana jest do przedmiotu obrabianego podatną rolką dociskową, umieszczoną w widełkach, przesuwanych sprężyną śrubową, której napięcie reguluje się dwoma nakrętkami. Przyrząd do mikrowygładzania według wynalazku jest precyzyjnym wyposażeniem obróbkowym tokarki o pionowej osi wrzeciona, której ruchy robocze - obrotowy przedmiotu obrabianego i posuwy narzędzia, odbywają się w komorze próżniowej i są do niej wprowadzone przez obrotowe przepusty próżniowe, a napędy obu ruchów roboczych znajdują się poza komorą próżniową. Przyrząd realizuje powolne przewijanie taśmy ściernej, oscylacje taśmy i jej docisk do powierzchni obrabianego przedmiotu. Napęd obu ruchów taśmy uzyskiwany jest od tej części wrzeciona obrabiarki, która znajduje się w komorze próżniowej. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia schemat kinematyczny przyrządu w przekroju pionowym z przodu, fig. 2 - schemat kinematyczny przyrządu w widoku z góry, a fig. 3 - schemat kinematyczny przyrządu w przekroju pionowym z boku. Przyrząd mający układ przesuwu foliowej taśmy ściernej w postaci dwóch rolek o równoległych, pionowych osiach, z których jedna jest rolką nawijającą napędzaną mechanicznie RN, a druga rolką odwijającą z hamulcem RH, oraz rolkę dociskową RD, ma podzespół ruchu oscylacyjnego złożony z wałka napędowego WN, napędzającego przekładnię zębatą stożkową z 12 /z 13, która napędza poziomy wałek mimośrodowy WM z łożyskiem Ł6, współpracującym z popychaczem PO, połączonym z korpusem K podzespołu napędu przesuwu folii NF, poddawanego oscylacjom o amplitudzie A równej albo mniejszej od mimośrodowości e. Wałek mimośrodowy WM ułożyskowany tocznie w łożyskach Ł4 i Ł5 korpusu ZO, otrzymuje napęd od wałka WN przez wpustowe połączenie suwliwe i stożkowe koło zębate z 12, ułożyskowane w korpusie zespołu oscylacyjnego ZO łożyskiem tocznym Ł3 i przez koło z 13. Podzespół napędu przesuwu folii NF, zawieszony jest na dwóch sprężynach płaskich S1 i S2 przymocowanych do płyty suportu PS i przesuwa się z nią z prędkością posuwu p oraz wykonuje równocześnie ruch oscylacyjny o amplitudzie A, a wałek napędowy WN napędza zespół kół zębatych z 1 z 11, silnie redukujących obroty rolki RN nawijającej folię F, przy czym koła zębate z 1 z 11 łożyskowane są w ściankach korpusu przyrządu K. Folia F dociskana jest do przedmiotu obrabianego PR podatną rolką dociskową RD, umieszczoną w widełkach WI, przesuwanych sprężyną śrubową SW, której napięcie reguluje się nakrętkami N5 i N6. Przyrząd ma podzespół napędowy złożony z przekładni pasowej P(d 1 /d 2 ) napędzającej centralny wałek napędowy WN, który jest ułożyskowany w tulei T dwoma łożyskami kulkowymi skośnymi Ł1 i Ł2 napinanymi nakrętkami N1 i N2. Przyrząd otrzymuje napęd od wrzeciona W, na którym znajduje się nakrętka NZ spełniająca również rolę koła pasowego o średnicy d 1. Korpus zespołu oscylacyjnego przymocowany jest do płyty suportu PS, z którą przesuwa się z prędkością p wzdłuż prowadnic tocznych PT, otrzymując napęd od śruby pociągowej SP i nakrętki obrabiarki NP. Złożenie ruchu obrotowego próbki o prędkości n p z prędkością posuwu p oraz ruchu oscylacyjnego folii o amplitudzie A daje na powierzchni próbki linię śrubową o skoku p o o sinusoidalnym przebiegu z amplitudą A. Zmiana zwrotu prędkości posuwu v p spowoduje zmianę kierunku linii śrubowej. Przecinające się złożone tory ziaren ściernych na powierzchni obrobionej powodują wystąpienie siatki śladów obróbki. Dodatkowo przesuwające się w strefie obróbki ziarna z prędkością f tworzą warunki do uzyskania wysokiej jakości powierzchni. Przyrząd umożliwia mikrowygładzanie foliowymi taśmami ściernymi zewnętrznych powierzchni walcowych, stożkowych i kształtowych elementów obrotowych umieszczonych na wrzecionie w próżni. Ponadto po wyposażeniu obrabiarki w układ wymrażania przedmiotu obrabianego parami azotu można prowadzić mikrowygładzanie w próżni i w niskich temperaturach, co może być korzystne dla jej efektów jakościowych.
4 PL 217 377 B1 Lista oznaczeń na rysunkach F K Ł1 i Ł2 Ł3 Ł4 i Ł5 Ł6 N1 i N2 N5 i N6 N7 i N8 NF NP - foliowa taśma ścierna - korpusu przyrządu - łożyska kulkowe skośne - łożysko - łożyska - łożysko kulkowe - nakrętki - nakrętki - nakrętki - podzespół napędu przesuwu folii - nakrętka NZ - nakrętka wrzeciona, jako koło pasowe o średnicy d 1 P(d 1 /d 2 ) - przekładnia pasowa P1 P4 - prowadnice stałe P4 - prowadnice toczne PO - popychacz PR - przedmiot obrabiany PS - płyta suportu RD - podatna rolka dociskowa RH - rolka hamulca RN - rolka nawijająca folię S1 i S2 - sprężyny płaskie SP - śruba pociągowa SW - sprężyna śrubowa SZH - szpula hamulca SZN - szpula nawijająca T - tuleja W - wrzeciono WI - widełki WM - wałek mimośrodowy WN - centralny wałek napędowy WN - wałek z 1 - koło zębate napędowe z 12 - koło zębate napędowe z 12 /z 13 - przekładnia zębata stożkowa z 13 - koło zębate napędzane z 2 z 11 - zespół kół zębatych silnie redukujących obroty ZO - korpus zespołu oscylacyjnego Zastrzeżenia patentowe 1. Przyrząd do mikrowygładzania foliowymi taśmami ściernymi wałków umieszczonych w komorze próżniowej, mający 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, oraz rolkę dociskową, znamienny tym, że ma podzespół ruchu oscylacyjnego złożony z wałka napędowego (WN), napędzającego przekładnię zębatą stożkową z 12 /z 13, napędzającą poziomy wałek mimośrodowy (WM) z łożyskiem (Ł6), współpracującym z popychaczem (PO),
PL 217 377 B1 5 połączonym z korpusem (K) podzespołu napędu przesuwu folii (NF), poddawanego oscylacjom o amplitudzie (A) równej albo mniejszej od mimośrodowości (e). 2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że wałek mimośrodowy (WM) ułożyskowany tocznie w łożyskach (Ł4) i (Ł5) korpusu (ZO) otrzymuje napęd od wałka (WN) przez wpustowe połączenie suwliwe i stożkowe koło zębate z 12, ułożyskowane w korpusie zespołu oscylacyjnego (ZO) łożyskiem tocznym (Ł3) i przez koło z 13. 3. Przyrząd do mikrowygładzania foliowymi taśmami ściernymi wałków umieszczonych w komorze próżniowej, mający 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, oraz rolkę dociskową, znamienny tym, że podzespół napędu przesuwu folii (NF), zawieszony jest na dwóch sprężynach płaskich (S1) i (S2) przymocowanych do płyty suportu (PS) i przesuwa się z nią z prędkością posuwu ( p ) oraz wykonuje równocześnie ruch oscylacyjny o amplitudzie (A), a wałek napędowy (WN) napędza zespół kół zębatych (z 1 z 11 ), silnie redukujących obroty rolki (RN) nawijającej folię (F), przy czym koła zębate (z 1 z 11 ) łożyskowane są w ściankach korpusu przyrządu (K). 4. Przyrząd według zastrz. 3, znamienny tym, że folia (F) dociskana jest do przedmiotu obrabianego (PR) podatną rolką dociskową (RD), umieszczoną w widełkach (WI), przesuwanych sprężyną śrubową (SW), której napięcie reguluje się nakrętkami (N5) i (N6). Rysunki
6 PL 217 377 B1
PL 217 377 B1 7
8 PL 217 377 B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)