Патент на изобретение №2294823

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШАРИКОВ ИЗ ПОЛУДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано в ювелирной промышленности при изготовлении полуфабрикатов сферической формы – шариков из полудрагоценных и поделочных камней, например янтаря. На основании смонтированы профильный шлифовальный круг, узел круговой подачи щариков и узел транспортирования шариков в рабочую зону. Предусмотрен бункер для автоматической загрузки шариков в узел транспортирования в рабочую зону. Последний выполнен в виде сепаратора с карманами, который смонтирован в корпусе с возможностью независимого вращения. Узел круговой подачи шариков выполнен в виде двух соосно расположенных по обе стороны от сепаратора приводных роликов, имеющих независимое друг от друга вращение. Такая конструкция повышает производительность и качество обработки шариков за счет непрерывности процесса и сообщения шарикам многоосного вращения. 6 ил.

Предлагаемое изобретение относится к производству оборудования для ювелирной промышленности, в частности для получения полуфабрикатов, имеющих сферическую форму, и может найти применение при обработке полудрагоценных и поделочных камней, например янтаря.

Известен станок для обработки шаров из янтаря (Б.П.Борисов, Ю.Ф.Правдин, М.В.Шульжик, С.В.Цыплаков. Станок для обработки шаров из янтаря. «Известия» КГТУ 2004 №5 с 82…86), состоящий из основания, на котором смонтирован корпус с приводным роликом с возможностью качательного движения и шлифовальный круг с внутренним радиусным профилем. На корпусе имеется установочный столик для заготовки. Приводной ролик круговой подачи заготовки выполнен с двумя пассиками, представляющими собой резиновые кольца круглого сечения.

Вышеописанный станок имеет ряд недостатков, таких как низкая производительность из-за применения ручного труда и необходимости прерывать процесс после каждого цикла обработки одного шарика для удаления обработанного шарика и установки новой заготовки. Другой недостаток – невысокое качество обработанной поверхности, поскольку на станке реализован принцип «одноосного» шлифования.

Изобретение решает задачу повышения производительности и качества обработки за счет непрерывного процесса обработки и исключения ручной установки заготовок, а также сообщения обрабатываемой заготовке дополнительного вращательного движения.

Для достижения поставленной задачи известное устройство, содержащее основание, корпус, профильный шлифовальный круг, узел круговой подачи шариков и узел транспортирования шариков в рабочую зону, снабжено бункером для автоматической загрузки шариков в узел транспортирования в рабочую зону, выполненный в виде сепаратора с карманами, смонтированного в корпусе с возможностью независимого вращения, при этом узел круговой подачи шариков выполнен в виде двух соосно расположенных по обе стороны от сепаратора приводных роликов, установленных с возможностью независимого друг от друга вращения.

Наличие двух приводных роликов и сепаратора между ними делает цикл обработки непрерывным и автоматическим, что сводит ручной труд лишь к предварительной наладке устройства на обработку данного типоразмера шариков и к загрузке заготовок в бункер. В результате существенно возрастает производительность.

Возможность приводных роликов вращаться независимо друг от друга, с различной и закономерно изменяющейся скоростью, обеспечивает вращение заготовки в рабочем зазоре, представляющем собой сложение двух вращений: вращение вокруг оси, параллельной оси шлифовального круга; вращение вокруг оси, перпендикулярной оси шлифовального круга. В этом случае мгновенная ось вращения заготовки поворачивается в горизонтальной плоскости на некоторый переменный угол. В результате кольцевой характер рисок замещается на перекрестный, что снижает шероховатость обработанной поверхности, повышая качество поверхности шариков.

На прилагаемых чертежах изображено:

на фиг.1 – общая схема устройства;

на фиг.2 – схема диаметрального сечения рабочей зоны;

на фиг.3 – диаметральное сечение узла круговой подачи и транспортирования заготовок;

на фиг.4 – схема шлифования по прилагаемому способу;

на фиг.5 – схема получения первой круговой подачи;

на фиг.6 – схема получения второй круговой подачи.

На схемах приняты следующие обозначения:

1 – основание; 2 – подвижная платформа; 3 – кронштейн; 4 – электродвигатель; 5 – абразивный круг; 6 – подвижный корпус; 7 – вал; 8 – сепаратор; 9 – электродвигатель сепаратора; 10 и 11 – ременные передачи; 12 – заготовка; 13 и 14 – приводные ролики; 15 и 16 – пассики; 17 – зубчатая пара; 18 и 19 – ременные передачи; 20 – кронштейн; 21 – бункер; 22 и 23 – микрометрические винты; 24 – патрубок.

На основании 1 смонтированы подвижная платформа 2 и кронштейн 3 с установленным на нем электродвигателем 4. На валу электродвигателя закреплен шлифовальный круг 5 с заданным внутренним радиусным профилем рабочей части. Платформа 2 – c возможностью установочного движения перпендикулярно оси шлифовального круга 5. На платформе 2 смонтирован, с возможностью установочного перемещения параллельно оси шлифовального круга 5, корпус 6, на котором установлен вал 7 с сепаратором 8, связанным с электродвигателем 9 через ременные передачи 10 и 11. Сепаратор 8 связан с валом 7 посредством шпонки и выполнен в виде диска с лопаткообразным профилем рабочей части, на которой выполнены полости-карманы для свободного размещения в них заготовок 12. На валу 7 смонтированы два приводных ролика 13 и 14, которые установлены соосно с возможностью независимого друг от друга вращения. В канавках роликов имеются пассики 15 и 16, выполненные, например, в виде резиновых колец круглого сечения. Ролики 13 и 14 приводятся во вращение от электродвигателя 9 с помощью, например, ременной передачи 10, зубчатой пары 17, ременных передач 18 и 19. Причем передаточные отношения передач 18 и 19 могут быть разными. Например, в случае применения эллипсных шкивов. На кронштейне 20 смонтирован бункер 21, в котором размещаются заготовки. Платформа 2 и корпус 6 имеют возможность наладочных перемещений, например, с помощью микрометрических винтов соответственно 22 и 23. Транспортировка обработанных шаров из рабочей зоны осуществляется с помощью патрубка 24.

В бункер 21 засыпаются заготовки в виде тел вращения приблизительно сферической формы и с диаметральными размерами, не выходящими за поле допуска на заготовки для данного типоразмера шарика. При включении электродвигателя 4 приводится во вращение абразивный круг 5, а при включении электродвигателя 9 приводится во вращение сепаратор 8 и приводные ролики 13 и 14. Вращение исполнительных органов станка согласовано относительно друг друга определенным образом: шлифовальный круг 5 вращается с большой скоростью по часовой стрелке (вращение B₁ – движение скорости резания); сепаратор 8 медленно вращается против часовой стрелки (вращение В₂ – вспомогательное движение транспортировки заготовки). Приводные ролики 13 и 14 совместно со своими пассиками 15 и 16 вращаются с большей скоростью, чем сепаратор, по часовой стрелке (вращение В₃ и В₄ – отдельные составляющие движения круговой подачи).

При вращении сепаратора 8 каждая заготовка, поступившая в карман сепаратора, транспортируется из зоны загрузки в зону резания, постепенно входя в клиновой зазор, образованный профильной поверхностью шлифовального круга (поверхность тороида) и поверхностями пассиков. По мере приближения заготовки к диаметральной плоскости шлифовального круга, в которой и будет осуществлена окончательная обработка и калибровка шарика по диаметру d_ш, заготовка в определенный момент соприкасается с абразивной тороидальной поверхностью круга с одной стороны, в то же время, с противоположной стороны, находясь в контакте с поджимающими ее к кругу резиновыми пассиками приводных роликов. Материал пассиков, например резина, подобран таким образом, что коэффициент трения заготовки по пассикам высок, что обуславливает силы трения в точках контакта заготовки с пассиками, превышающие силы резания в точках контакта заготовки с тороидальной поверхностью абразивного круга. В результате заготовка под действием пары сил (резания Р_рез. и трения F_тр.) получит вращение B_ш. с линейной скоростью V_ш вокруг оси О₁О₂ – параллельной оси вращения шлифовального круга. Скорость V_ш определяется частотой вращения приводных роликов.

Поскольку частота вращения роликов меньше частоты вращения шлифовального круга, то линейная скорость шарика V_ш меньше линейной скорости круга V₁ и, таким образом, относительная скорость резания:

V_рез=V₁-V_ш.

Так как приводные ролики вращаются с разной скоростью, например B₄>В₃, заготовке сообщается движение второй круговой подачи – вращение В_ш с линейной скоростью V_ш=V₃-V₄ вокруг оси О₃О₄, перпендикулярно оси абразивного круга. Таким образом, заготовка получает сложное вращательное движение, представляющее собой сумму вращений В_ш и В_ш. При этом мгновенная ось вращения заготовки шарика циклически поворачивается в горизонтальной плоскости (движение В₅). Это и способствует снижению шероховатости шарика за счет перекрестного характера рисок и повышает точность формы шарика.

Например, при обработке шариков диаметром 4 мм шлифовальным кругом диаметром 200 мм и наличии сепаратора диаметром 65 мм производительность будет равна 120 шт/мин. При этом частота вращения сепаратора составит 3 об/мин, а число позиций в нем 40. Для сравнения, на ручной шарокрутке, в зависимости от опыта оператора, производительность составляет 12…15 шт/мин, причем такой темп оператор может выдержать не более 1…2 часов. Важно и то, что при ручной обработке качество нестабильно и зависит от квалификации оператора.

Формула изобретения

Устройство для обработки шариков из полудрагоценных камней, содержащее основание, корпус, профильный шлифовальный круг, узел круговой подачи шариков и узел транспортирования шариков в рабочую зону, отличающееся тем, что оно снабжено бункером для автоматической загрузки шариков в узел транспортирования в рабочую зону, выполненный в виде сепаратора с карманами, смонтированного в корпусе с возможностью независимого вращения, при этом узел круговой подачи шариков выполнен в виде двух соосно расположенных по обе стороны от сепаратора приводных роликов, установленных с возможностью независимого друг от друга вращения.

РИСУНКИ