Станки для предварительной обработки сферических поверхностей заготовок оптических деталей
РЕФЕРАТ
На тему:
«ИНСТРУМЕНТ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И СТАНКИ»
МИНСК, 2008
Инструмент и приспособления для шлифовки и полировки
Рабочий инструмент (шлифовальник, полировальник) служит для изменения формы детали и придания ее поверхности всех качеств, предусматриваемых требованиями чертежа.
Вспомогательный инструмент и приспособления служат в основном для закрепления детали при обработке. Для наклеечных приспособлений и полировальников применяют чугун, силумин. Для шлифовальников применяют латунь, реже чугун. Для шлифовки больших поверхностей (астрооптика) иногда применяют силумин, органическое стекло. Применение в качестве шлифовальника некоторых синтетических смол и технического кварца дает возможность применять самые мелкозернистые микропорошки, например М7, М5, что ускоряет последующую полировку.
На рис. 1 изображены конструкции полировальников разного назначения.
Так называемый шашечный полировальник (рис.1. г) применяют при полировке плоскостей и сфер большого диаметра. Канавки, ограничивающие квадратики, облегчают распределение и смывание суспензии. Кроме того, разбивка площади полировальника на отдельные квадратные участки уменьшает разогрев детали и полировальника. Квадратики располагают несимметрично по отношению к центру инструмента.
Для уменьшения площади соприкосновения блокируемых пластинок с наклеечным инструментом с целью уменьшения их деформаций, применяют планшайбы с различно расположенными друг относительно друга канавками (спирально, концентрично и т. п.)
|
|
|
Размеры и радиусы кривизны инструмента и приспособлений рассчитываются графически или математически с учетом диаметра блока, размеров, формы и количества деталей, припусков на обработку, расстояний между деталями, толщины наклеечной смолы и толщины смоляной или суконной подложки и др.
Рис.1. Полировальники: а — для плоских поверхностей; б — для вогнутых поверхностей; в — для выпуклых поверхностей; г — для полировки плоскостей большого диаметра
Наиболее сложный расчет (тригонометрическим путем) производится для сферических наклеечных приспособлений, применяемых для жесткого метода блокировки, так как требуется повышенная точность изготовления приспособлений. При расчете чашек и грибов для полировальников учитывают толщину подложки (смола, фетр).
Как видно из рис. 1, б, в радиус кривизны гриба должен быть меньше, а чашки больше на эту величину. Толщину слоя смолы в зависимости от радиуса кривизны обрабатываемой поверхности задают от 1 до 5 мм.
Тогда, для детали с Rдет = —100 мм (поверхность вогнутая) радиус полировальника (гриб) должен быть 97— 95 мм. Для Rдет = +100 мм (поверхность выпуклая) радиус полировальника (чашка) должен быть 103—105 мм.
|
|
|
На операционных чертежах, эскизах и в картах технологического процесса указывается шифр инструмента (ИМ — инструмент для мелкой шлифовки; ИП — инструмент для полировки) или приспособления (ПН — приспособление наклеечное). Индексом 1 или 2 у шифра указывается, при обработке какой стороны применяется данный инструмент или приспособление. Например, ИМ1 — шлифовальник для обработки 1-й стороны; ПН2 — приспособление наклеечное для крепления при обработке 2-й стороны.
Диаметр или высота инструмента и радиус его кривизны с соответствующим знаком тоже указывается на чертеже: (+) выпуклая поверхность; (-) вогнутая поверхность; (~) плоская поверхность. Например ИМ1 
- чашка для мелкой шлифовки первой стороны с высотой вогнутой поверхности 8 мм и радиусом кривизны, равным 13,521 мм; ПН2 
- гриб наклеечный для крепления при обработке второй стороны; диаметр гриба равен 43 мм; радиус кривизны гриба 27,8 мм; ПН ~ , D = 300; - планшайба наклеечная диаметром 300 мм.
Количество деталей, одновременно обрабатываемых с первой и второй стороны, указывается дробным числом в поле чертежа. Например, 6/7 означает, что первая сторона детали обрабатывается блоком по 6 шт., вторая сторона — блоком по 7 шт.
|
|
|
Станки
Станки для обработки оптических деталей в зависимости от характера выполняемых на них операций делятся на группы. Станки каждой группы различаются между собой по мощности и конструкции.
Для заготовительных работ применяют станки: распиловочные, фрезерные, круглошлифовальные, плоскошлифовальные, токарные, сверлильные и станки для сферофрезерования алмазным инструментом. Для операции центрировки применяют центрировочные станки двух типов: самоцентрирующие и несамоцентрирующие.
Станки, применяемые для шлифовки и полировки, по кинематике, т. е. схеме взаимосвязи всех движущихся узлов принципиально друг от друга мало чем отличаются. Отличие их состоит в скоростях вращения шпинделя станка (нижнее вращающееся звено) и в характере движения каретки.
Шпиндель — вращающийся, вертикально расположенный вал, на верхней части которого, обычно на резьбе, крепится блок с деталями или обрабатывающий инструмент (шлифовальник или полировальник).
Рис. 2 Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм (рис.2.) предназначен для преобразования вращательного движения кривошипа 1 в возвратно-поступательное движение ползуна 2, шарнира соединенного с шатуном 3.
|
|
|
Каретка — рычажный механизм с возвратно-поступательным движением (рис. 3), которое обеспечивает передвижение детали, блока или обрабатывающего инструмента относительно шпинделя станка (от центра к краю и назад).
Имеются модернизированные станки с неподвижным смещенным относительно оси рабочего шпинделя, поводком. Существуют станки с вращающимся поводком, получающим принудительное возвратно-поступательное движение по дуге и др.
Движения шпинделя станка и его каретки обязательно должны быть связаны определенной зависимостью, без которой невозможно достичь хорошего качества обрабатываемой поверхности
Рис.3. Схема механизма каретки (верхнее звено):
1 — шайба кривошипа; 2 — кулачок шайбы; 3 — поводковый палец; 4 — поводок; 5 — треугольник каретки; 6 — каретка
Маркировка станков. В обозначение маркировки станков вводят: количество шпинделей, начальные буквы назначения станка, наибольший диаметр (в мм) плоского блока, который может обрабатываться на станке данного типа без перегрузки. Например, 8ШП-20 — восьмишпин-дельный, шлифовально-полировальный автомат для блоков диаметром до 20 мм.
Для установления наивыгоднейшего режима работы важен правильный выбор окружной скорости v инструмента или блока (выраженной в м/сек), т. е. скорости какой-либо точки инструмента, например на краю его. Ее легко определить по формуле:
,
где π — отношение длины окружности к ее диаметру (постоянное число, равное 3,14); D — диаметр в мм; n — число оборотов в мин.
Пример.
Дано: шлифовальник диаметром 120 мм вращается на шпинделе ножного станка при максимальном числе оборотов 500 об/мин. Требуется определить, какая окружная скорость на краю шлифовальника.
Решение:
м/с
Станки без верхнего звена. Типичный станок, применяемый для шлифовки и полировки небольших сферических и плоских блоков (диаметром до 120—150 мм), изображен на рис. 4 Станок не имеет механизированного верхнего звена. Движение верхнего звена — инструмента или блока, закрепленного в державке (в резьбовой, конусной или зажимной ручке), осуществляется рукой работающего.
Станки такого типа бывают ременно-педальные, с мотором или комбинированные. Шпинделю можно сообщать как правое, так и левое вращение. Ременно-педальные станки допускают обработку с остановленным и с вращающимся шпинделем (до 500 об/мин). Станки с мотором имеют трехступенчатые шкивы и обычно допускают скорости 600, 900 и 1500 об/мин и выше.
На заготовительных операциях станки такого типа обеспечивают скорость до 6000 об/мин; на операциях просветления — до 12000 об/мин.
Станки-автоматы. У станков-автоматов движение верхнего и нижнего звеньев механизировано. Станки с возвратно-поступательным движением поводка и свободным вращением верхнего звена наиболее распространены. Передача движения на основные узлы чаще всего бывает фрикционной или ременной.
Механизмы вращения шпинделя и верхнего звена получают движение от электродвигателя (мотора) через контрпривод или редуктор и главный вал станка. Моторы имеют обычно 900, 1450, 2800 об/мин. Станки-автоматы должны иметь в зависимости от назначения значительно меньшее число оборотов, например от 15 до 45; 100 и 200 об/мин и т. д. Редуктор преобразовывает число оборотов мотора в требуемое.
В конструкцию станков типа ШП (шлифовально-полировальных) и ПД (полировально-доводочные) входят следующие основные узлы: станина, главный вал, узлы кривошипа или эксцентрика, узел каретки, узел шпинделя, узел привода.
Станина станков собирается из чугунных стоек различного профиля (швеллера, угла, полосы). Деревянная крышка (стол) покрывается линолеумом. В столе сделаны прорези для тазов; тазы имеют центральное отверстие и горловину для пропускания верхней части рабочего шпинделя.
Станки имеют возможность изменения чисел оборотов рабочего шпинделя и вала верхнего звена (кривошипно-шатунного механизма) раздельно. Раздельное также включение и выключение этих узлов (рис. 5, а, рис.6, а).
У станков другого типа (рис. 5, б, рис. 6, б) движение передается рабочему шпинделю посредством ременной передачи от вала кривошипа. Включение узла рабочего шпинделя и Кривошипно-шатунного механизма одновременное.
Рис. 5 Схемы передачи движения:
а - схема раздельной передачи (1 - главный вал; 2 и 8 - ведущие диски; 3 и 7 - ведомые диски; 4 - рабочий шпиндель; 5 - шайба кривошипа; 6 - вал кривошипа); б - схема одновременной передачи движения верхнему и нижнему звену: (1 - главный вал; 2 - ведущий диск; 3 - ведомый диск; 4 и 6 - шкивы; 5 - шайба кривошипа)
Станки чаще всего снабжают кнопочным включением (черная кнопка — пуск, красная кнопка — стоп). Для пуска или остановки узла шпинделя или узла кривошипа в современных станках имеются удобные поворотные рукоятки или маховики (рис. 6). Станок должен быть надежно заземлен и снабжен необходимыми ограждениями.
Многие станки модернизированы. Они снабжены пневматической системой и циркуляционным питанием шлифующей или полирующей суспензией. Это дает возможность вести обработку деталей средней точности на скоростных режимах (на станках типа ШП-350 до 400 об/мин; типа ШП-200 — до 500 об/мин; типа ПТ-15 — до 1000 об/мин).
Принцип действия пневматической системы, осуществляющей подъем и опускание каретки и создающей нужное рабочее давление, заключается в следующем. Сжатый воздух под определенным давлением (измеряется манометром) о шлангу поступает в пневматический цилиндр, закрепленный на кронштейне. При помощи рукоятки распределительного устройства устанавливается направление подачи сжатого воздуха и величина его давления. Пневматический цилиндр в зависимости от положения рукоятки срабатывает на подъем или опускание каретки с нужным давлением.
Повышение давления и увеличение скорости вращения шпинделей, а следовательно, и увеличение производительности стало возможным благодаря применению непрерывного циркуляционного питания. Чаще всего суспензия подается специальной помпой по трубкам (металлические и резиновые) в нужную зону обрабатываемой поверхности. Сбрасываемая в поддон суспензия по сборной трубе снова поступает в помпу. Этим осуществляется непрерывное циркуляционное питание.
Станки для предварительной обработки сферических поверхностей заготовок оптических деталей
Классификация станков
Предварительная обработка - это снятие припуска с заготовок оптических деталей, подготовка их рабочих поверхностей для окончательного шлифования и полирования. При обработке вспомогательных поверхностей, не подвергающихся полированию, эта операция может стать окончательной.
В зависимости от характера выполняемой работы станки для предварительной обработки разделяют па три группы:
1) станки для обработки плоских поверхностей;
2) станки для обработки сферических поверхностей;
3) станки для обработки прямолинейного контура деталей типа пластин.
1. Станки для обработки плоских поверхностей оптических деталей алмазным инструментом или свободным абразивом. Снятие припуска с заготовки на этих станках осуществляют двумя методами: со шлифованием по всей поверхности с постепенной подачей S на глубину (рис. 7, б) или фрезерованием сразу всего припуска h с подачей S вдоль обрабатываемой (рис. 7, а)
Алмазный инструмент используют как на шлифовальных, так и на фрезерных станках. Процесс обработки алмазным инструментом высокопроизводителен, на станках можно применять циркуляционную подачу и слив СОЖ в отстойник для удаления шлама стекла.
Станки для предварительной обработки свободным абразивом представляют собой универсальное оборудование, применяемое для шлифования плоских и сферических поверхностей притирами.
Рис.7 Схема обработки плоских поверхностей:
а — фрезерованием, б — шлифованием
Эти станки широко используют в мелкосерийном производстве, так как они требуют меньше времени на наладку и отработку техпроцесса, чем станки с алмазным инструментом.
Работа со свободным абразивом более трудоемка, рабочий-оператор вынужден тратить много времени на приготовление свежего и удаление отработанного абразива, смешанного со шламом стекол;
2. Станки для обработки сферических поверхностей алмазным кольцевым инструментом. В схеме станков использован принцип образования сферы при одновременном вращении детали 1 и кольцевого инструмента 2, ось которого наклонена к оси сферы на угол α (рис. 8). Радиус сферы R, диаметр инструмента dи и угол α связаны между собой отношением 
Рис. 8. Обработка сферических, поверхностей кольцевым алмазным инструментом: а — выпуклой, б — вогнутой
Меняя угол α и сохраняя положение кромки кольцевого инструмента по оси детали, можно обрабатывать выпуклые и вогнутые поверхности деталей или блоков с различными радиусами R сферы.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 876; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!