Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
Кафедра електронної техніки і технологій
РЕФЕРАТ
На тему:
«Інструменти, прилади та ВЕРСТАТИ»
МІНСЬК, 2008
Інструмент і пристосування для шліфування й полірування
Робочий інструмент (шліфовальнік, полірувальником) служить для зміни форми деталі і надання її поверхні всіх якостей, що передбачаються вимогами креслення.
Допоміжний інструмент і пристосування служать в основному для закріплення деталі при обробці. Для наклеечних пристосувань і полірувальником застосовують чавун, силумін. Для шліфовальніков застосовують латунь, рідше чавун. Для шліфування великих поверхонь (астрооптіка) іноді застосовують силумін, органічне скло. Застосування як шліфовальніка деяких синтетичних смол і технічного кварцу дає можливість застосовувати самі дрібнозернисті мікропорошки, наприклад М7, М5, що прискорює подальшу поліровку.
На рис. 1 зображені конструкції полірувальником різного призначення.
Так званий шашковий полірувальником (рис.1. Г) застосовують при поліруванні площин і сфер великого діаметру. Канавки, що обмежують квадратики, полегшують розподіл і змивання суспензії. Крім того, розбивка площі полірувальником на окремі квадратні ділянки зменшує розігрів деталі і полірувальником. Квадратики розташовують несиметрично стосовно центру інструменту.
Для зменшення площі дотику заблокованих пластинок з наклеечним інструментом з метою зменшення їх деформацій, застосовують планшайби з різною розташованими один щодо одного канавками (спірально, концентрично і т. п.)
Розміри і радіуси кривизни інструменту і пристосувань розраховуються графічно або математично з урахуванням діаметра блоку, розмірів, форми та кількості деталей, припусків на обробку, відстаней між деталями, товщини наклеечной смоли і товщини смоляний або суконної підкладки та ін
Рис.1. Полірувальником: а - для плоских поверхонь; б - для увігнутих поверхонь; в - для опуклих поверхонь; г - для полірування площин великого діаметра
Найбільш складний розрахунок (тригонометричним шляхом) проводиться для сферичних наклеечних пристроїв, що застосовуються для жорсткого методу блокування, тому що потрібна підвищена точність виготовлення пристосувань. При розрахунку чашок і грибів для полірувальником враховують товщину підкладки (смола, фетр).
Як видно з рис. 1, б, в радіус кривизни гриба повинен бути менше, а чашки більше на цю величину. Товщину шару смоли в залежності від радіуса кривизни оброблюваної поверхні задають від 1 до 5 мм.
Тоді, для деталі з Rдет = -100 мм (поверхня увігнута) радіус полірувальником (гриб) повинен бути 97 - 95 мм. Для Rдет = 100 мм (поверхня опукла) радіус полірувальником (чашка) повинен бути 103-105 мм.
На операційних кресленнях, ескізах і в картах технологічного процесу вказується шифр інструменту (ІМ - інструмент для дрібної шліфовки; ІП - інструмент для полірування) або пристосування (ПН - пристосування наклеечное). Індексом 1 або 2 у шифру вказується, при обробці якого боку застосовується даний інструмент або пристосування. Наприклад, ІМ1 - шліфовальнік для обробки 1-ї сторони; ПН2 - пристосування наклеечное для кріплення при обробці 2-ї сторони.
Діаметр або висота інструменту і радіус його кривизни з відповідним знаком теж вказується на кресленні: (+) опукла поверхня; (-) увігнута поверхня; (~) плоска поверхня. Наприклад ІМ1
Кількість деталей, одночасно оброблюваних з першої і другої сторони, вказується дробовим числом в полі креслення. Наприклад, 6 / 7 означає, що перша сторона деталі обробляється блоком по 6 шт., Друга сторона - блоком по 7 шт.
Верстати
Верстати для обробки оптичних деталей залежно від характеру виконуваних на них операцій діляться на групи. Верстати кожної групи розрізняються між собою по потужності і конструкції.
Для заготівельних робіт застосовують верстати: розпилювальні, фрезерні, шліфувальні, плоскошліфувальні, токарні, свердлильні й верстати для сферофрезерованія алмазним інструментом. Для операції центріровку застосовують центріровочние верстати двох типів: самоцентруються і несамоцентрірующіе.
Верстати, застосовувані для шліфування й полірування, з кінематики, тобто схемою взаємозв'язку всіх рухомих вузлів принципово один від одного мало чим відрізняються. Відмінність їх полягає в швидкостях обертання шпинделя верстата (нижнє обертове ланка) і в характері руху каретки.
Шпиндель - обертається, вертикально розташований вал, на верхній частині якого, зазвичай на різьбленні, кріпиться блок з деталями або обробний інструмент (шліфовальнік або полірувальником).
Рис. 2 Кривошипно-шатунний механізм
Кривошипно-шатунний механізм (рис.2.) Призначений для перетворення обертального руху кривошипа 1 в зворотно-поступальний рух повзуна 2, шарніра поєднаного з шатуном 3.
Каретка - важільний механізм з зворотно-поступальним рухом (мал. 3), яке забезпечує пересування деталі, блоку або обробного інструмента щодо шпинделя верстата (від центру до краю і назад).
Є модернізовані верстати з нерухомим зміщеним щодо осі робочого шпинделя, повідцем. Існують верстати з обертовим повідцем, які отримують примусове зворотно-поступальний рух по дузі і ін
Рухи шпинделя верстата і його каретки обов'язково мають бути пов'язані певною залежністю, без якої неможливо досягти хорошої якості оброблюваної поверхні
Рис.3. Схема механізму каретки (верхня ланка):
1 - шайба кривошипа; 2 - кулачок шайби; 3 - повідковий палець, 4 - повідець, 5 - трикутник каретки; 6 - каретка
Маркування верстатів. У позначення маркування верстатів вводять: кількість шпинделів, початкові літери призначення верстата, найбільший діаметр (у мм) плоского блоку, який може оброблятися на верстаті даного типу без перевантаження. Наприклад, 8ШП-20 - восьмішпін-ділову, шліфувально-полірувальний автомат для блоків діаметром до 20 мм.
Для встановлення найпродуктивніший режим роботи важливий правильний вибір окружної швидкості v інструменту або блоку (вираженої в м / сек), тобто швидкості будь-якої точки інструменту, наприклад на краю його. Її легко визначити за формулою:
де π - відношення довжини кола до її діаметра (постійне число, рівне 3,14); D - діаметр в мм; n - число обертів в хв.
Приклад.
Дано: шліфовальнік діаметром 120 мм обертається на шпинделі ножного верстата при максимальному числі обертів 500 об / хв. Потрібно визначити, яка окружна швидкість на краю шліфовальніка.
Рішення:
Верстати без верхньої ланки. Типовий верстат, який застосовується для шліфування й полірування невеликих сферичних і плоских блоків (діаметром до 120-150 мм), зображений на рис. 4 Верстат не має механізованого верхньої ланки. Рух верхньої ланки - інструменту або блоку, закріпленого у державке (в різьбовій, конусної або затискної ручці), здійснюється рукою працюючого.
Верстати такого типу бувають ременно-педальні, з мотором або комбіновані. Шпінделю можна повідомляти як праве, так і ліве обертання. Ременно-педальні верстати допускають обробку із зупиненим і з обертовим шпинделем (до 500 об / хв). Верстати з мотором мають триступінчаті шківи і зазвичай допускають швидкості 600, 900 і 1500 об / хв і вище.
На заготівельних операціях верстати такого типу забезпечують швидкість до 6000 об / хв; на операціях просвітлення - до 12000 об / хв.
Верстати-автомати. У верстатів-автоматів рух верхнього та нижнього ланок механізовано. Верстати з зворотно-поступальним рухом повідця і вільним обертанням верхньої ланки найбільш поширені. Передача руху на основні вузли найчастіше буває фрикційної або ремінною.
Механізми обертання шпинделя і верхньої ланки отримують рух від електродвигуна (мотора) через контрпривода або редуктор і головний вал верстата. Мотори мають звичайно 900, 1450, 2800 об / хв. Верстати-автомати повинні мати в залежності від призначення значно менше число оборотів, наприклад від 15 до 45, 100 і 200 об / хв і т. д. Редуктор перетворює число оборотів мотора в потрібне.
У конструкцію верстатів типу ШП (шліфувально-полірувальних) та ПД (полировальной-доводочні) входять наступні основні вузли: станина, головний вал, вузли кривошипа або ексцентрика, вузол каретки, вузол шпінделя, вузол приводу.
Станина верстатів збирається з чавунних стійок різного профілю (швелера, кута, смуги). Дерев'яна кришка (стіл) покривається лінолеумом. У столі зроблені прорізи для тазів; тази мають центральне отвір і горловину для пропускання верхній частині робочого шпинделя.
Верстати мають можливість зміни чисел оборотів робочого шпинделя і валу верхньої ланки (кривошипно-шатунного механізму) окремо. Роздільне також вмикання та вимикання цих вузлів (рис. 5, а, рис.6, а).
У верстатів іншого типу (рис. 5, б, рис. 6, б) рух передається робочому шпінделю допомогою ремінної передачі від валу кривошипа. Включення вузла робочого шпинделя і Кривошипно-шатунного механізму одночасне.
Рис. 5 Схеми передачі руху:
а - схема роздільної передачі (1 - головний вал, 2 і 8 - провідні диски, 3 і 7 - відомі диски; 4 - робочий шпиндель, 5 - шайба кривошипа; 6 - вал кривошипа), б - схема одночасної передачі руху верхньому і нижньому ланці: (1 - головний вал; 2 - провідний диск; 3 - ведений диск, 4 і 6 - шківи; 5 - шайба кривошипа)
Верстати найчастіше постачають кнопковим включенням (чорна кнопка - пуск, червона кнопка - стоп). Для пуску або зупинки вузла шпинделя або вузла кривошипа в сучасних верстатах є зручні поворотні рукоятки або маховики (рис. 6). Верстат повинен бути надійно заземлений і забезпечений необхідними огорожами.
Багато верстати модернізовані. Вони забезпечені пневматичною системою і циркуляційним харчуванням шліфуючі або поліруючої суспензією. Це дає можливість вести обробку деталей середньої точності на швидкісних режимах (на верстатах типу ШП-350 до 400 об / хв; типу ШП-200 - до 500 об / хв; типу ПТ-15 - до 1000 об / хв).
Принцип дії пневматичної системи, що здійснює підйом і опускання каретки і створює потрібне робочий тиск, полягає в наступному. Стиснене повітря під певним тиском (вимірюється манометром) про шлангу надходить в пневматичний циліндр, закріплений на кронштейні. За допомогою рукоятки розподільного пристрою встановлюється напрямок подачі стисненого повітря і величина його тиску. Пневматичний циліндр залежно від положення рукоятки спрацьовує на підйом або опускання каретки з потрібним тиском.
Підвищення тиску та збільшення швидкості обертання шпинделів, а отже, і збільшення продуктивності стало можливим завдяки застосуванню безперервного циркуляційного харчування. Найчастіше суспензія подається спеціальної помпою по трубках (металеві та гумові) в потрібну зону оброблюваної поверхні. Скидається у піддон суспензія по збірній трубі знову надходить в помпу. Цим здійснюється безперервне циркуляційний харчування.
Верстати для попередньої обробки сферичних поверхонь заготовок оптичних деталей
Класифікація верстатів
Попередня обробка - це зняття припуску з заготовок оптичних деталей, підготовка їх робочих поверхонь для остаточного шліфування та полірування. При обробці допоміжних поверхонь, що не піддаються поліруванню, ця операція може стати остаточною.
Залежно від характеру виконуваної роботи верстати для попередньої обробки поділяють па три групи:
1) верстати для обробки плоских поверхонь;
2) верстати для обробки сферичних поверхонь;
3) верстати для обробки прямолінійного контуру деталей типу пластин.
1. Верстати для обробки плоских поверхонь оптичних деталей алмазним інструментом або вільним абразивом. Зняття припуску з заготівлі на цих верстатах здійснюють двома методами: з шліфуванням по всій поверхні з поступовою подачею S на глибину (рис. 7, б) або фрезеруванням відразу всього припуску h з подачею S уздовж оброблюваної (рис. 7, а)
Алмазний інструмент використовують як на шліфувальних, так і на фрезерних верстатах. Процес обробки алмазним інструментом потужний: на верстатах можна застосовувати циркуляційну подачу і злив МОР на відстійник для видалення шламу скла.
Верстати для попередньої обробки вільним абразивом представляють собою універсальне устаткування, що застосовується для шліфування плоских і сферичних поверхонь притиром.
Рис.7 Схема обробки плоских поверхонь:
а - фрезеруванням, б - шліфуванням
Ці верстати широко використовують в дрібносерійному виробництві, так як вони потребують менше часу на налагодження та відпрацювання техпроцесу, ніж верстати з алмазним інструментом.
Робота з вільним абразивом більш трудомістка, робітник-оператор змушений витрачати багато часу на приготування свіжого та видалення відпрацьованого абразиву, змішаного зі шламом стекол;
2. Верстати для обробки сферичних поверхонь алмазним кільцевим інструментом. У схемі верстатів використаний принцип утворення сфери при одночасному обертанні деталі 1 і кільцевого інструменту 2, вісь якого нахилена до осі сфери на кут α (рис. 8). Радіус сфери R, діаметр інструмента dи і кут α пов'язані між собою відношенням
Рис. 8. Обробка сферичних, поверхонь кільцевим алмазним інструментом: а - опуклою, б - увігнутою
Змінюючи кут α і зберігаючи положення кромки кільцевого інструменту по осі деталі, можна обробляти опуклі й увігнуті поверхні деталей або блоків з різними радіусами R сфери.
ОБЛАДНАННЯ для шліфування та полірування
Обробка вільним притиром
Формоутворення поверхні способом вільного притира є процесом попереходной обробки абразивом (від більшої фракції до дрібної) і остаточної поліровки з використанням полірітов, коли інструмент, що є притиром контактує через шари абразивної (полірітной) суспензії поверхнею заготовки під час їх відносних переміщень, що приводить в граничному випадку до повного накладенню притираються поверхонь з точністю до часток розміру абразиву.
Схеми обробки показані на рис.9.
Рис. 9. Схеми обробки виконавчих поверхонь оптичних деталей:
а - плоскою, б - опуклою, в - увігнутою
Інструмент, робоча поверхня якої обмежена площиною, опуклою або погнути сферою, і наклеєне пристосування з заготовками в залежності від їх розташування під час обробки називають верхнім або нижнім ланками. На шпинделі 1 верстата закріплюють нижня ланка 2. Верхня ланка 3 встановлюють на нижнє ланка 2 і з'єднують з механізмом 5 верстата, який повідомляє йому переміщення через кульовий шарнір 4, що володіє трьома ступенями свободи Мх, Му, Мz. Силове замикання Рy верхнього та нижнього ланок через кульовий шарнір виробляється механізм 5 або вручну.
При переміщенні верхньої ланки з частотою nВЗ з обертовому з частотою NНз нижньому ланці, коли між притираючими поверхнями заготовки та інструменту поміщена абразивна середа 6, відбувається формоутворення заготовки поверхнею інструменту-притира. Наявність кульового шарніра дозволяє верхній ланці вільно самовстановлюється по поверхні нижньої ланки під час їх відносних переміщень і довільно обертатися зі швидкістю oВ3 навколо осі 0Y в напрямку обертання нижньої ланки під дією сил зчеплення, що виникають на поверхні притираються ланок. При обробці опуклих або увігнутих сферичних поверхонь вісь 0Y обертання верхньої ланки проходить через кульовий шарнір і центр 01 загальної сфери притираються поверхонь, розташований на осі обертання нижньої ланки. При обробці плоскої поверхні вісь 0Y обертання верхньої ланки паралельна осі обертання нижньої ланки.
Відмінною рисою способу вільного притира, що дозволяє використовувати його для обробки поверхонь з точністю, яка відповідає частками довжини λ хвилі світла (до λ/10 - λ / 8 або 0,06-0,07 мкм), від способів обробки на верстатах з «жорсткими осями », у яких точність обробки (до 3-5 мкм) залежить від точності базових поверхонь верстата, є те, що інструмент-притир не пов'язаний з ними. У процесі формоутворення інструмент самовстановлюється по оброблюваній поверхні заготовки, яка є його настановної базою.
Класифікація верстатів
Верстати для обробки виконавчих поверхонь оптичних деталей вільним притиром класифікують:
1) за призначенням: шліфовалию-полірувальні (ШП), шліфувально-полірувальні доводочні (ШПД), полірувальні-доводочні (ПД), полірувальні (II) й доводочні (Д);
2) по конфігурації оброблюваної поверхні: універсальні - для обробки плоских і сферичних поверхонь; спеціалізовані - для обробки одного виду поверхонь (плоских або сферичних);
3) за типорозмірами: для обробки мікрооптікі діаметром до 10 мм і оптичних деталей або блоків з деталями діаметром до 50 мм, рядовий оптики діаметром 50-500 мм, великогабаритної оптики діаметром більше 500-600 мм;
4) за точності оброблюваних поверхонь: низькою, середньої, підвищеної і високої точності;
5) за кількістю шпинделів: одно-і багатошпиндельні;
6) за способом подачі абразивної і полпрітпой суспензії: вручну підмазкою, автопітапіем - відцентровим та циркуляційним;
7) за ступенем механізації - з ручним переміщенням верхньої ланки або механічним качательним, обертальним або качательним і обертальним.
ЛІТЕРАТУРА
1. Довідник технолога-оптика під редакцією М.А. Окатова, Політехніка Санкт-Петербург, 2004. - 679 с.
2. Зубаков В.Г., Семибрату М.Н.. Штандель С.К. Технологія оптичних деталей. Машинобудування, 2005. - 368 с.
3. Довідник конструктора оптико-механічних приладів під редакцією Панова В.М., Машинобудування, 2000. - 742с.
Кафедра електронної техніки і технологій
РЕФЕРАТ
На тему:
«Інструменти, прилади та ВЕРСТАТИ»
МІНСЬК, 2008
Інструмент і пристосування для шліфування й полірування
Робочий інструмент (шліфовальнік, полірувальником) служить для зміни форми деталі і надання її поверхні всіх якостей, що передбачаються вимогами креслення.
Допоміжний інструмент і пристосування служать в основному для закріплення деталі при обробці. Для наклеечних пристосувань і полірувальником застосовують чавун, силумін. Для шліфовальніков застосовують латунь, рідше чавун. Для шліфування великих поверхонь (астрооптіка) іноді застосовують силумін, органічне скло. Застосування як шліфовальніка деяких синтетичних смол і технічного кварцу дає можливість застосовувати самі дрібнозернисті мікропорошки, наприклад М7, М5, що прискорює подальшу поліровку.
На рис. 1 зображені конструкції полірувальником різного призначення.
Так званий шашковий полірувальником (рис.1. Г) застосовують при поліруванні площин і сфер великого діаметру. Канавки, що обмежують квадратики, полегшують розподіл і змивання суспензії. Крім того, розбивка площі полірувальником на окремі квадратні ділянки зменшує розігрів деталі і полірувальником. Квадратики розташовують несиметрично стосовно центру інструменту.
Для зменшення площі дотику заблокованих пластинок з наклеечним інструментом з метою зменшення їх деформацій, застосовують планшайби з різною розташованими один щодо одного канавками (спірально, концентрично і т. п.)
Розміри і радіуси кривизни інструменту і пристосувань розраховуються графічно або математично з урахуванням діаметра блоку, розмірів, форми та кількості деталей, припусків на обробку, відстаней між деталями, товщини наклеечной смоли і товщини смоляний або суконної підкладки та ін
Рис.1. Полірувальником: а - для плоских поверхонь; б - для увігнутих поверхонь; в - для опуклих поверхонь; г - для полірування площин великого діаметра
Найбільш складний розрахунок (тригонометричним шляхом) проводиться для сферичних наклеечних пристроїв, що застосовуються для жорсткого методу блокування, тому що потрібна підвищена точність виготовлення пристосувань. При розрахунку чашок і грибів для полірувальником враховують товщину підкладки (смола, фетр).
Як видно з рис. 1, б, в радіус кривизни гриба повинен бути менше, а чашки більше на цю величину. Товщину шару смоли в залежності від радіуса кривизни оброблюваної поверхні задають від 1 до 5 мм.
Тоді, для деталі з Rдет = -100 мм (поверхня увігнута) радіус полірувальником (гриб) повинен бути 97 - 95 мм. Для Rдет = 100 мм (поверхня опукла) радіус полірувальником (чашка) повинен бути 103-105 мм.
На операційних кресленнях, ескізах і в картах технологічного процесу вказується шифр інструменту (ІМ - інструмент для дрібної шліфовки; ІП - інструмент для полірування) або пристосування (ПН - пристосування наклеечное). Індексом 1 або 2 у шифру вказується, при обробці якого боку застосовується даний інструмент або пристосування. Наприклад, ІМ1 - шліфовальнік для обробки 1-ї сторони; ПН2 - пристосування наклеечное для кріплення при обробці 2-ї сторони.
Діаметр або висота інструменту і радіус його кривизни з відповідним знаком теж вказується на кресленні: (+) опукла поверхня; (-) увігнута поверхня; (~) плоска поверхня. Наприклад ІМ1
Кількість деталей, одночасно оброблюваних з першої і другої сторони, вказується дробовим числом в полі креслення. Наприклад, 6 / 7 означає, що перша сторона деталі обробляється блоком по 6 шт., Друга сторона - блоком по 7 шт.
Верстати
Верстати для обробки оптичних деталей залежно від характеру виконуваних на них операцій діляться на групи. Верстати кожної групи розрізняються між собою по потужності і конструкції.
Для заготівельних робіт застосовують верстати: розпилювальні, фрезерні, шліфувальні, плоскошліфувальні, токарні, свердлильні й верстати для сферофрезерованія алмазним інструментом. Для операції центріровку застосовують центріровочние верстати двох типів: самоцентруються і несамоцентрірующіе.
Верстати, застосовувані для шліфування й полірування, з кінематики, тобто схемою взаємозв'язку всіх рухомих вузлів принципово один від одного мало чим відрізняються. Відмінність їх полягає в швидкостях обертання шпинделя верстата (нижнє обертове ланка) і в характері руху каретки.
Шпиндель - обертається, вертикально розташований вал, на верхній частині якого, зазвичай на різьбленні, кріпиться блок з деталями або обробний інструмент (шліфовальнік або полірувальником).
Рис. 2 Кривошипно-шатунний механізм
Кривошипно-шатунний механізм (рис.2.) Призначений для перетворення обертального руху кривошипа 1 в зворотно-поступальний рух повзуна 2, шарніра поєднаного з шатуном 3.
Каретка - важільний механізм з зворотно-поступальним рухом (мал. 3), яке забезпечує пересування деталі, блоку або обробного інструмента щодо шпинделя верстата (від центру до краю і назад).
Є модернізовані верстати з нерухомим зміщеним щодо осі робочого шпинделя, повідцем. Існують верстати з обертовим повідцем, які отримують примусове зворотно-поступальний рух по дузі і ін
Рухи шпинделя верстата і його каретки обов'язково мають бути пов'язані певною залежністю, без якої неможливо досягти хорошої якості оброблюваної поверхні
Рис.3. Схема механізму каретки (верхня ланка):
1 - шайба кривошипа; 2 - кулачок шайби; 3 - повідковий палець, 4 - повідець, 5 - трикутник каретки; 6 - каретка
Маркування верстатів. У позначення маркування верстатів вводять: кількість шпинделів, початкові літери призначення верстата, найбільший діаметр (у мм) плоского блоку, який може оброблятися на верстаті даного типу без перевантаження. Наприклад, 8ШП-20 - восьмішпін-ділову, шліфувально-полірувальний автомат для блоків діаметром до 20 мм.
Для встановлення найпродуктивніший режим роботи важливий правильний вибір окружної швидкості v інструменту або блоку (вираженої в м / сек), тобто швидкості будь-якої точки інструменту, наприклад на краю його. Її легко визначити за формулою:
де π - відношення довжини кола до її діаметра (постійне число, рівне 3,14); D - діаметр в мм; n - число обертів в хв.
Приклад.
Дано: шліфовальнік діаметром 120 мм обертається на шпинделі ножного верстата при максимальному числі обертів 500 об / хв. Потрібно визначити, яка окружна швидкість на краю шліфовальніка.
Рішення:
Верстати без верхньої ланки. Типовий верстат, який застосовується для шліфування й полірування невеликих сферичних і плоских блоків (діаметром до 120-150 мм), зображений на рис. 4 Верстат не має механізованого верхньої ланки. Рух верхньої ланки - інструменту або блоку, закріпленого у державке (в різьбовій, конусної або затискної ручці), здійснюється рукою працюючого.
Верстати такого типу бувають ременно-педальні, з мотором або комбіновані. Шпінделю можна повідомляти як праве, так і ліве обертання. Ременно-педальні верстати допускають обробку із зупиненим і з обертовим шпинделем (до 500 об / хв). Верстати з мотором мають триступінчаті шківи і зазвичай допускають швидкості 600, 900 і 1500 об / хв і вище.
На заготівельних операціях верстати такого типу забезпечують швидкість до 6000 об / хв; на операціях просвітлення - до 12000 об / хв.
Верстати-автомати. У верстатів-автоматів рух верхнього та нижнього ланок механізовано. Верстати з зворотно-поступальним рухом повідця і вільним обертанням верхньої ланки найбільш поширені. Передача руху на основні вузли найчастіше буває фрикційної або ремінною.
Механізми обертання шпинделя і верхньої ланки отримують рух від електродвигуна (мотора) через контрпривода або редуктор і головний вал верстата. Мотори мають звичайно 900, 1450, 2800 об / хв. Верстати-автомати повинні мати в залежності від призначення значно менше число оборотів, наприклад від 15 до 45, 100 і 200 об / хв і т. д. Редуктор перетворює число оборотів мотора в потрібне.
У конструкцію верстатів типу ШП (шліфувально-полірувальних) та ПД (полировальной-доводочні) входять наступні основні вузли: станина, головний вал, вузли кривошипа або ексцентрика, вузол каретки, вузол шпінделя, вузол приводу.
Станина верстатів збирається з чавунних стійок різного профілю (швелера, кута, смуги). Дерев'яна кришка (стіл) покривається лінолеумом. У столі зроблені прорізи для тазів; тази мають центральне отвір і горловину для пропускання верхній частині робочого шпинделя.
Верстати мають можливість зміни чисел оборотів робочого шпинделя і валу верхньої ланки (кривошипно-шатунного механізму) окремо. Роздільне також вмикання та вимикання цих вузлів (рис. 5, а, рис.6, а).
У верстатів іншого типу (рис. 5, б, рис. 6, б) рух передається робочому шпінделю допомогою ремінної передачі від валу кривошипа. Включення вузла робочого шпинделя і Кривошипно-шатунного механізму одночасне.
Рис. 5 Схеми передачі руху:
а - схема роздільної передачі (1 - головний вал, 2 і 8 - провідні диски, 3 і 7 - відомі диски; 4 - робочий шпиндель, 5 - шайба кривошипа; 6 - вал кривошипа), б - схема одночасної передачі руху верхньому і нижньому ланці: (1 - головний вал; 2 - провідний диск; 3 - ведений диск, 4 і 6 - шківи; 5 - шайба кривошипа)
Верстати найчастіше постачають кнопковим включенням (чорна кнопка - пуск, червона кнопка - стоп). Для пуску або зупинки вузла шпинделя або вузла кривошипа в сучасних верстатах є зручні поворотні рукоятки або маховики (рис. 6). Верстат повинен бути надійно заземлений і забезпечений необхідними огорожами.
Багато верстати модернізовані. Вони забезпечені пневматичною системою і циркуляційним харчуванням шліфуючі або поліруючої суспензією. Це дає можливість вести обробку деталей середньої точності на швидкісних режимах (на верстатах типу ШП-350 до 400 об / хв; типу ШП-200 - до 500 об / хв; типу ПТ-15 - до 1000 об / хв).
Принцип дії пневматичної системи, що здійснює підйом і опускання каретки і створює потрібне робочий тиск, полягає в наступному. Стиснене повітря під певним тиском (вимірюється манометром) про шлангу надходить в пневматичний циліндр, закріплений на кронштейні. За допомогою рукоятки розподільного пристрою встановлюється напрямок подачі стисненого повітря і величина його тиску. Пневматичний циліндр залежно від положення рукоятки спрацьовує на підйом або опускання каретки з потрібним тиском.
Підвищення тиску та збільшення швидкості обертання шпинделів, а отже, і збільшення продуктивності стало можливим завдяки застосуванню безперервного циркуляційного харчування. Найчастіше суспензія подається спеціальної помпою по трубках (металеві та гумові) в потрібну зону оброблюваної поверхні. Скидається у піддон суспензія по збірній трубі знову надходить в помпу. Цим здійснюється безперервне циркуляційний харчування.
Верстати для попередньої обробки сферичних поверхонь заготовок оптичних деталей
Класифікація верстатів
Попередня обробка - це зняття припуску з заготовок оптичних деталей, підготовка їх робочих поверхонь для остаточного шліфування та полірування. При обробці допоміжних поверхонь, що не піддаються поліруванню, ця операція може стати остаточною.
Залежно від характеру виконуваної роботи верстати для попередньої обробки поділяють па три групи:
1) верстати для обробки плоских поверхонь;
2) верстати для обробки сферичних поверхонь;
3) верстати для обробки прямолінійного контуру деталей типу пластин.
1. Верстати для обробки плоских поверхонь оптичних деталей алмазним інструментом або вільним абразивом. Зняття припуску з заготівлі на цих верстатах здійснюють двома методами: з шліфуванням по всій поверхні з поступовою подачею S на глибину (рис. 7, б) або фрезеруванням відразу всього припуску h з подачею S уздовж оброблюваної (рис. 7, а)
Алмазний інструмент використовують як на шліфувальних, так і на фрезерних верстатах. Процес обробки алмазним інструментом потужний: на верстатах можна застосовувати циркуляційну подачу і злив МОР на відстійник для видалення шламу скла.
Рис.7 Схема обробки плоских поверхонь:
а - фрезеруванням, б - шліфуванням
Ці верстати широко використовують в дрібносерійному виробництві, так як вони потребують менше часу на налагодження та відпрацювання техпроцесу, ніж верстати з алмазним інструментом.
Робота з вільним абразивом більш трудомістка, робітник-оператор змушений витрачати багато часу на приготування свіжого та видалення відпрацьованого абразиву, змішаного зі шламом стекол;
2. Верстати для обробки сферичних поверхонь алмазним кільцевим інструментом. У схемі верстатів використаний принцип утворення сфери при одночасному обертанні деталі 1 і кільцевого інструменту 2, вісь якого нахилена до осі сфери на кут α (рис. 8). Радіус сфери R, діаметр інструмента dи і кут α пов'язані між собою відношенням
Рис. 8. Обробка сферичних, поверхонь кільцевим алмазним інструментом: а - опуклою, б - увігнутою
Змінюючи кут α і зберігаючи положення кромки кільцевого інструменту по осі деталі, можна обробляти опуклі й увігнуті поверхні деталей або блоків з різними радіусами R сфери.
ОБЛАДНАННЯ для шліфування та полірування
Обробка вільним притиром
Формоутворення поверхні способом вільного притира є процесом попереходной обробки абразивом (від більшої фракції до дрібної) і остаточної поліровки з використанням полірітов, коли інструмент, що є притиром контактує через шари абразивної (полірітной) суспензії поверхнею заготовки під час їх відносних переміщень, що приводить в граничному випадку до повного накладенню притираються поверхонь з точністю до часток розміру абразиву.
Схеми обробки показані на рис.9.
Рис. 9. Схеми обробки виконавчих поверхонь оптичних деталей:
а - плоскою, б - опуклою, в - увігнутою
Інструмент, робоча поверхня якої обмежена площиною, опуклою або погнути сферою, і наклеєне пристосування з заготовками в залежності від їх розташування під час обробки називають верхнім або нижнім ланками. На шпинделі 1 верстата закріплюють нижня ланка 2. Верхня ланка 3 встановлюють на нижнє ланка 2 і з'єднують з механізмом 5 верстата, який повідомляє йому переміщення через кульовий шарнір 4, що володіє трьома ступенями свободи Мх, Му, Мz. Силове замикання Рy верхнього та нижнього ланок через кульовий шарнір виробляється механізм 5 або вручну.
При переміщенні верхньої ланки з частотою nВЗ з обертовому з частотою NНз нижньому ланці, коли між притираючими поверхнями заготовки та інструменту поміщена абразивна середа 6, відбувається формоутворення заготовки поверхнею інструменту-притира. Наявність кульового шарніра дозволяє верхній ланці вільно самовстановлюється по поверхні нижньої ланки під час їх відносних переміщень і довільно обертатися зі швидкістю oВ3 навколо осі 0Y в напрямку обертання нижньої ланки під дією сил зчеплення, що виникають на поверхні притираються ланок. При обробці опуклих або увігнутих сферичних поверхонь вісь 0Y обертання верхньої ланки проходить через кульовий шарнір і центр 01 загальної сфери притираються поверхонь, розташований на осі обертання нижньої ланки. При обробці плоскої поверхні вісь 0Y обертання верхньої ланки паралельна осі обертання нижньої ланки.
Відмінною рисою способу вільного притира, що дозволяє використовувати його для обробки поверхонь з точністю, яка відповідає частками довжини λ хвилі світла (до λ/10 - λ / 8 або 0,06-0,07 мкм), від способів обробки на верстатах з «жорсткими осями », у яких точність обробки (до 3-5 мкм) залежить від точності базових поверхонь верстата, є те, що інструмент-притир не пов'язаний з ними. У процесі формоутворення інструмент самовстановлюється по оброблюваній поверхні заготовки, яка є його настановної базою.
Класифікація верстатів
Верстати для обробки виконавчих поверхонь оптичних деталей вільним притиром класифікують:
1) за призначенням: шліфовалию-полірувальні (ШП), шліфувально-полірувальні доводочні (ШПД), полірувальні-доводочні (ПД), полірувальні (II) й доводочні (Д);
2) по конфігурації оброблюваної поверхні: універсальні - для обробки плоских і сферичних поверхонь; спеціалізовані - для обробки одного виду поверхонь (плоских або сферичних);
3) за типорозмірами: для обробки мікрооптікі діаметром до 10 мм і оптичних деталей або блоків з деталями діаметром до 50 мм, рядовий оптики діаметром 50-500 мм, великогабаритної оптики діаметром більше 500-600 мм;
4) за точності оброблюваних поверхонь: низькою, середньої, підвищеної і високої точності;
5) за кількістю шпинделів: одно-і багатошпиндельні;
6) за способом подачі абразивної і полпрітпой суспензії: вручну підмазкою, автопітапіем - відцентровим та циркуляційним;
7) за ступенем механізації - з ручним переміщенням верхньої ланки або механічним качательним, обертальним або качательним і обертальним.
ЛІТЕРАТУРА
1. Довідник технолога-оптика під редакцією М.А. Окатова, Політехніка Санкт-Петербург, 2004. - 679 с.
2. Зубаков В.Г., Семибрату М.Н.. Штандель С.К. Технологія оптичних деталей. Машинобудування, 2005. - 368 с.
3. Довідник конструктора оптико-механічних приладів під редакцією Панова В.М., Машинобудування, 2000. - 742с.