RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 161480 (13) B2 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 285396 (22) Data zgłoszenia: 30.05.1990 (51) IntCl5: B24B 5/30 B24B 7/17 B24B 7/16 B24B 7/22 ( 5 4 ) Sposób i urządzenie do dwustronnego szlifowania płaskich powierzchni czołowych zwłaszcza małych walcowych przedmiotów ceramicznych (43) Zgłoszenie ogłoszono: 26.11.1990 BUP 24/90 (73)Uprawniony z patentu: Wyższa Szkoła Inżynierska, Koszalin, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.06.1993 WUP 06/93 (72)Twórcy wynalazku: Ryszard Ściegienka, Koszalin, PL Wojciech Kacalak, Koszalin, PL Zdzisław Pluta, Koszalin, PL Andrzej Derkacz, Koszalin, PL Stanisław Ziółkowski, Koszalin, PL Witold Kundzicz, Koszalin, PL Ryszard Piotrowski, Koszalin, PL PL 161480 B2 (57)1. Sposób dwustronnego szlifowania płaskich powierzchni czołowych, zwłaszcza m ałych walcowych przedmiotów ceramicznych, polegający n a tym,że przedmioty szlifuje się jednocześnie z obu stron dwoma ściernicami, o osiach ob rotu leżących na jednej prostej, przy czym na obrzeżu ściernic wykonuje się stożkowy nakrój wprowadzający, a przedmioty szlifowane przemieszcza się ruchem płaskim, w płaszczyźnie prostopadłej do osi wrzecion, znamienny tym, że n a czole obu ściernic, oprócz nakro ju wprowadzającego, kształtuje się stożkową powierzchnię roboczą o kącie (α ). korzystnie w granicach do (α ) = 2, którego wartość dobiera się w zależności od wielkości naddatku obróbkowego, pozostawiając w środkowej części obu ściernic płaską powierzchnię wygładzającą, natom iast przedmioty wprowadza się po torze kołowym, korzystnie stycznym zewnętrznie do okręgu o średnicy mniejszej od wewnętrznej średnicy pierścienia roboczego ściernic, przy czym przed wejściem w strefę obróbki przedmioty te ustawia się symetrycznie względem powierzchni czołowych obu ściernic oraz dociska się je w gniazdach elementu podającego. 2. Urządzenie do dwustronnego szlifowania płaskich powierzchni czołowych, zwłaszcza drobnych przedmiotów ceramicznych, mające co najmniej jedną parę wrzecion, z osadzonymi na końcu i skierowanymi ku sobie czołami ściernic, usytuowanych wzdłuż jednej poziomej osi przy czym ściernice mają płaskie powierzchnie czołowe zaopatrzone w nakrój wprowadzający, a między ściernicami znajduje się część obwodu tarczy podającej przedmioty obrabiane, wyposażonej na obwodzie w równo rozmieszczone gniazda, znamienne tym, że obydwie ściernice (13, 14) mają na czole... Fig 1
SPOSÓB I URZĄDZENIE DO DWUSTRONNEGO SZLIFOWANIA PŁASKICH POWIERZCHNI CZOŁOWYCH, ZWŁASZCZA MAŁYCH WALCOWYCH PRZEDMIOTÓW CERAMICZNYCH Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Sposób dwustronnego szlifowania płaskich powierzchni czołowych, zwłaszcza małych walcowych przedmiotów ceramicznych, polegający na tym, że przedmioty szlifuje się jednocześnie z obu stron dwoma ściernicami, o osiach obrotu leżących na jednej prostej, przy czym na obrzeżu ściernic wykonuje się stożkowy nakrój wprowadzający, a przedmioty szlifowane przemieszcza się ruchem płaskim, w płaszczyźnie prostopadłej do osi wrzecion, z n a m i e n n y tym, że na czole obu ściernic, oprócz nakroju wprowadzającego, kształtuje się stożkową powierzchnię roboczą o kącie /α /, korzystnie w granicach do /α / = 2, którego wartość dobiera się w zależności od wielkości naddatku obróbkowego, pozostawiając w środkowej części obu ściernic płaską powierzchnię wygładzającą, natomiast przedmioty wprowadza się po torze kołowym, korzystnie stycznym zewnętrznie do okręgu o średnicy mniejszej od wewnętrznej średnicy pierścienia roboczego ściernic, przy czym przed wejściem w strefę obróbki przedmioty te ustawia się symetrycznie względem powierzchni czołowych obu ściernic oraz dociska się je w gniazdach elementu podającego, 2. Urządzenie do dwustronnego szlifowania płaskich powierzchni czołowych, zwłaszcza drobnych przedmiotów ceramicznych, mające co najmniej Jedną parę wrzecion, z osadzonymi na końcu i skierowanymi ku sobie czołami ściernic, usytuowanych wzdłuż jednej poziomej osi, przy czym ściernice mają płaskie powierzchnie czołowe zaopatrzone w nakrój wprowadzający, a między ściernicami znajduje się część obwodu tarczy podającej przedmioty obrabiane, wyposażonej na obwodzie w równo rozmieszczone gniazda, z n a m i e n n e t y m, że obydwie ściernice /13, 14/ mają na czole dodatkowy nakrój pod kątem /α /, usytuowany pomiędzy nakrojem w p rowadzającym a powierzchnią płaską /15/ tych ściernic, natomiast gniazda tarczy podającej mają postać otwartych zaokrąglonych wgłębień, których głębokość jest mniejsza od średnicy przedmiotów szlifowanych, zaś stycznie do tarczy podającej /5/ usytuowana jest rynna /16/ podajnika, za którą z kolei usytuowany jest element wprowadzający przedmioty, a dalej znajduje się symetryza tor, który stanowi dopasowana wielkością pryzma /20/, o długości mniejszej niż odległość między przedmiotami osadzonymi w gniazdach, umieszczona dokładnie w osi między ściernicami /13, 14/ i stycznie do tarczy podającej /5/ oraz dociskana do przedmiotów /18/, korzystnie na sprężystym ramieniu /21/, przy czym cała strefa robocza nad tarczą podającą /5/ zamknięta j est osłoną /12/ w kształcie łuku, do której w osi przesuwających się przedmiotów /18/, od strony wewnętrznej tej osłony, zamocowana jest struna /22/, która znajduje się w sprężystym kontakcie ze szlifowanymi przedmiotami /18/. 3. Urządzenie według zastrz. 1, z n a m i e n n e tym, że elementem wprowadzającym przedmioty do gniazd jest rolka /17/ osadzająca przedmioty /18/ w gniazdach tarczy podającej /5/, umieszczona z pewnym luzem promieniowym na sprężystym elemencie dociskającym, korzystnie w postaci sprężystego ramienia /19/. 4. Urządzenie według zastrz. 1, z n a m i e n n e tym, że gniazda tarczy podającej wykonane są pod takim kątem /β / do promieni tarczy, aby wypadkowa siła powstająca podczas szlifowania dociskała przedmioty do dolnej powierzchni tych gniazd, przy czym głębokość gniazd jest taka, aby przedmioty wystawały częściowo poza obrys tarczy.
161 480 3 Przedmiotem wynalazku jest sposób dwustronnego szlifowania płaskich powierzchni czołowych, przeznaczony zwłaszcza do szlifowania małych walcowych przedmiotów ceramicznych, oraz urządzenie służące do realizacji tego sposobu szlifowania. Sposób polega na jednoczesnym dwustronnym szlifowaniu przedmiotów i jest przeznaczony do stosowania przede wszystkim w przemyśle elektronicznym, szczególnie przy wielkoseryjnej i masowej produkcji elementów z ceramiki elektronicznej i konstrukcyjnej. Znany jest sposób jednoczesnego dwustronnego szlifowania płaskich powierzchni czołowych przedmiotów o małej wysokości, np. pierścieni łożysk tocznych. Sposób polega na jednoczesnym szlifowaniu z obu stron dwoma ściernicami, zamocowanymi na wrzecionach o osiach leżących na jednej prostej. Czynne powierzchnie ściernic są płaskie i prostopadłe do osi wrzecion lub posiadają nakroje stożkowe o ką cie pochylenia od 10 do 45 względem czołowej powierzchni ściernicy i długości do 5 mm, które wykonuje się w celu ułatwienia wprowadzania przedmiotów w strefę szlifowania. Tory przedmiotów obrabianych są prostoliniowe lub kołowe i przechodzą przez główne osie ściernic lub są zewnętrznie styczne do okręgów o promieniu mniejszym od wewnętrznych promieni czynnych powierzchni ściernic. Ograniczeniem znanego sposobu szlifowania jest możliwość usuwania małych naddatków obróbkowych w zakresie 0,01 do 0,05 mm na każdej z obrabianych powierzchni. Podczas szlifowania drobnych przedmiotów wykonanych z materiałów niemetalowych np. z ceramiki, szkła itp, występuje potrzeba usuwania dużych naddatków obróbkowych, nawet od 0,5 mm na każdej z obrabianych powierzchni czołowych, z wysoką wydajnością oraz dużą dokładnością kształtu, położenia i chropowatości powierzchni obrobionych. Specyficzne właściwości materiałów niemetalowych, jak diamagnetyzm, niskie współczynniki przewodzenia ciepła, wysoka twardość, niska odporność na naciski miejscowe i inne powoduję, że proces szlifowania musi być realizowany z dużą stabilnością dynamiczną, łagodnymi zmianami obciążeń mechanicznych i termicznych, co przy uwzględnieniu dużych wydajności objętościowych obróbki wymaga stosowania nowych sposobów szlifowania. Znane urządzenie do jednoczesnego dwustronnego szlifowania przedmiotów o małej wysokości wyposażone jest w jedną lub kilka par wrzecion oraz ruchomy przenośnik przedmiotów. Osie wrzeciona są poziome a przenośnik przedmiotów obrabianych zakończony j est w strefie obróbki prostoliniową listwą podtrzymującą, po której przesuwają się przedmioty. Przed strefą obróbki przedmioty ustalane są między dwoma prowadnicami, między którymi przesuwają się z pewnym luzem. Na wrzecionach osadzone są ściernice z płaską powierzchnią czołową, mające stożkowy nakrój. Wrzeciona ułożyskowane są obrotowo, ustalone przesuwnie w kierunku osiowym oraz blokowane podczas pracy w stałym położeniu. Znane jest również urządzenie, wyposażone w przenośnik obrotowy, w postaci tarczy z gniazdami na obwodzie, przesuwający przedmioty obrabiane, po torze kołowym, prostopadłym do osi wrzeciona. Podczas szlifowania przedmioty o brabiane mocowane są elektromagnetycznie w gniazdach przenośnika. Ograniczeniem znanego urządzenia jest możliwość szlifowania przedmiotów o stosunku wysokości /długości/ od średnicy mniejszym od jedności oraz możliwość obróbki przedmiotów ferromagnetycznych z małymi naddatkami obróbkowymi. Sposób według wynalazku polega na tym, ze przedmioty szlifuje się jednocześnie z obu stron dwoma ściernicami o wspólnej osi obrotu, którym uprzednio nadaje się na czole stożkową powierzchnię roboczą, o tworzącej pochylonej pod kątem α, pozostawiając w środkowej części obu ściernic płaską powierzchnię wygładzającą. Wartość tego kąta α dobiera się w zależności od wielkości naddatku obróbkowego, korzystnie w granicach do 2. Korzystnym jest, gdy na obrzeżu obu ściernic wykonuje się dodatkowy mały nakrój o nieco większym kącie α 1 w granicach do 15. Przedmioty obrabiane wprowadza się między ściernice po torze kołowym, korzystnie stycznym zewnętrznie do okręgu o średnicy mniejszej od wewnętrznej średnicy pierścienia roboczego ściernic. Przemieszczanie się przedmiotów w czasie obróbki w kierunku środka ściernic powoduje zmniejszenie szybkości szlifowania, korzystne dla wyniku obróbki. Przed wejściem w strefę obróbki przedmioty szlifowane ustawia się symetrycznie względem powierzchni czołowych obu ściernic, oraz dociska się je w gniazdach elementu podającego za pomocą elementu będącego w sprężystym kontakcie ze szlifowanymi przedmiotami.
4 161 480 W urządzeniu według wynalazku obydwie usytuowane naprzeciwko siebie ściernice maję na czole powierzchnie stożkowe o małym kącie α pochylenia tworzącej, korzystnie o kącie mniejszym od 2. Środkowa część powierzchni czołowej obu ściernic jest płaska. Na obwodzie obu ściernic znajduje się mały nakrój wprowadzający, mający większy kąt pochylenia tworząc e j. Powierzchnie stożkowe ściernic nachylone pod kątem α wykonują szlifowanie przedmiotów, które są następnie wyiskrzane pomiędzy płaskimi powierzchniami ściernic. Między czołami obydwu ściernic umieszczona jest część obwodu tarczy podającej, zaopatrzonej na obwodzie w gniazda przedmiotów. Gniazda te mają postać otwartych zaokrąglonych wgłębień równo rozmieszczonych na obwodzie, których głębokość j est mniejsza od średnicy przedmiotów szlifowanych. W korzystnym rozwiązaniu gniazda tarczy podającej wykonane są skośnie pod kątem α do promieni tarczy, który to kąt zbliżony j est do działania głównej siły skrawającej powstającej podczas szlifowanie i dociskającej przedmioty w gniazdach. Głębokość tych gniazd jest taka, aby przedmioty wystawały częściowo poza obrys tarczy. Strefa robocza nad tarczą podającą zamknięta jest osłoną w kształcie łuku. Do osłony, od jej strony wewnętrznej /po cięciwie/ i w środku strefy obróbki, zamocowana jest struna, która znajduje się w sprężystym kontakcie ze szlifowanymi przedmiotami. Struna ta dociska przedmioty w gniazdach, uniemożliwiając ich wypadanie, na które przedmioty narażone są szczególnie w końcowej strefie obróbki obejmującej wyiskrzenie, gdzie siła skrawania znacznie zmienia swój kierunek. Wprawdzie w początkowej strefie obróbki przedmioty dociskane są w gniazdach siłą skrawania, ale dociskanie przedmiotów struną ma zasadnicze znaczenie dla prawidłowego przebiegu obróbki, a ponadto zapobiega możliwości poważnej awarii na skutek wypadnięcia przedmiotu z gniazda. Stycznie do tarczy podającej usytuowana jest rynna podajnika, za którą z kolei, przed wejściem przedmiotów w strefę obróbki, znajduje się sprężynujący element wprowadzający przedmioty do gniazd, za którymi z kolei znajduje się symetryzator przedmiotów. Symetryzator stanowi pryzma umieszczona dokładnie na przedłużeniu prostej leżącej symetrycznie względem kołowych powierzchni ściernic i stycznie do tarczy podającej oraz dobrana głębokością do szerokości przedmiotów. Długość pryzmy jest mniejsza od odległości między przedmiotami osadzonymi w gniazdach. Pryzma dociskana jest elementem sprężystym do kolejnych przedmiotów przesuwających się wraz z tarczą podającą, powodując symetryczne ustawianie się przedmiotów względem obu ściernic. W korzystnym rozwiązaniu pryzma umocowana jest na końcu sprężystego ramienia. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 pokazuje strefę obróbki w widoku z góry, fig. 2 - strefę obróbki w widoku z boku, fig. 3 - urządzenie w widoku z boku, fig. 4 - urządzenie w widoku z góry. Proces szlifowania przebiega według sposobu, który umożliwia pełną automatyzację. Przedmioty szlifują się jednocześnie z obu stron dwoma diamentowymi ściernicami o poziomych osiach leżących na wspólnej prostej. Na części płaskiego czoła obu ściernic wykonuje się stożkowy nakrój wprowadzający o kącie α 1 = 4 i stożkową powierzchnię roboczą o kącie α = 0 4 5 '. Przedmioty wprowadza się pomiędzy ściernice po torze kołowym, umożliwiającym uzyskanie odpowiednio długiej strefy szlifowania. Przed wejściem w strefę obróbki przedmioty szlifowane ustawia się symetrycznie względem powierzchni kołowych obu ściernic, oraz dociska się je w gniazdach elementu podającego. J ak pokazano na fig. 3 i fig. 4 konstrukcję nośną szlifierki stanowi zespół podstawy 1, na którym znajduje się zespół 2 napędu tarczy, oraz lewy wrzeciennik 3 i prawy wrze- ciennik 4. Zespół 2 napędu tarczy ma tarczę podającą 5, która częścią swojego obwodu znajduje się między ściernicami wrzecienników 3 i 4. Na zespole podstawy 1 znajduje się również zespół 6 podawania przedmiotów, wyposażony w podajnik wibracyjny. W pobliżu strefy roboczej szlifierki, do osłony tarczy podającej 5 zamocowany jest symetryzator 7. Poniżej strefy roboczej znajduje się zespół 8 odbierania przedmiotów. Ze strefą roboczą związany jest również zespół 9 chłodzenia i mycia tarczy podającej 5. Zanieczyszczona produktami obróbki woda spływa do zbiornika osadczego 10, umieszczonego wewnątrz zespołu podstawy 1. Na kolum-
161 480 5 nach, nad strefę obróbki umieszczony j e s t zespół 11 sterowania elektrycznego. Strefa szlifowania zamknięta jest od góry osłonę 12. J ak pokazano na fig. 2 powierzchnie robocze diamentowych ściernic 13 i 14 maję podwójny stożkowy nakrój oraz powierzchnię płaską 15, pierścienia wyiskrzającego. Stycznie do tarczy podają cej 5 usytuowana jest rynna 16 podajnika. Za wylotem tej rynny znajduje się rolka 17 osadzająca przedmioty 18 w gniazdach tarczy podającej 5. Rolka ta umieszczona jest na końcu sprężystego ramienia 19. Dalej za wylotem rynny 16, a przed strefę roboczą znajduje się pryzma 20, umieszczona na końcu sprężystego ramienia 21. Pryzma znajduje się dokładnie w osi między ściernicami 13 i 14 i ma wymiary odpowiednie do długości przedmiotów. Przy pomocy ramienia 21 pryzma jest dociskana do przedmiotów 18 i wywołuje ich symetryczne ustawienie względem ściernic. Do zamykają cej strefę roboczą osłony 12 w kształcie łuku, przymocowana jest struna 22, pod którą przesuwają się przedmioty 18. Nacisk tej struny uniemożliwia obracanie się przedmiotów podczas szlifowania. Umożliwia to zwiększenie dokładności obróbki. Przed przystąpieniem do obróbki powierzchni czołowych przedmiotów ceramicznych o danych wymiarach należy przezbroić szlifierkę i dokonać regulacji jej zespołów stosownie do wymiarów elementów obrabianych. Przedmioty wsypuje się do zasobnika podajnika wibracyjnego. Szlifierkę uruchamia się włą czając obroty ściernic, obroty tarczy podają cej i załą czaj ąc dopływ wody oraz włą czając podajnik wibracyjny. Przedmioty dostaję się na pochyłą rynnę zespołu podajnika, a następnie umieszczone są w gniazdach tarczy podają cej. Obracająca się tarcza podająca przenosi je pod symetryzatorem, który ustawia przedmioty, a następnie w strefę obróbki, między czołowe powierzchnie robocze ściernic diamentowych. Po opuszczeniu strefy obróbki elementy są wypychane z gniazd ustalają cych tarczy podają cej, spadają na rynnę ześlizgową a następnie do pojemnika na elementy obrobione. Fig 3 Fig. 4
161 480 Fig 1 Fig 2 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł