Schmidt Alexander
10.10.2010, 04:43
За свою жизнь я создал 5 ШП-станков. От первого не сохранилось даже фотографии. Остались только воспоминания как о чём-то нестабильном, постоянно ломающемся, который освобождал руки но требовал постоянного внимания. От станка к станку набирал опыт, совершенствовал, Находил новые технические решения. Если мои находки кому-то интересны могу рассказать подробнее.
1. Кинематика
Из описанных в литературе различных типов станков и краткого анализа сделанного Л.Л.Сикоруком-я сделал для себя вывод- что наиболее приемлимая схема назовём, её кривошипно-шатунной, обладает рядом преимуществ для домашних условий ЛА:
1 Компактность по габаритам.
2 Требует минимального количества материала.
3 Позволяет легко и быстро производить преустановку параметров (амлитуда,сдвиг и пр.)
4 Позволяет легко и быстро снимать и устанавливать обрабатываемую деталь.
5 Механизация обеспечивает отсутствие многих оптических ошибок.
Кинематика понятна из схемы. Мой станок имеет 4-независимых электропривода.
http://s58.radikal.ru/i159/1006/55/5047b6c4be48.jpg
1. Главный привод кривошипно-шатунного механизма- должен иметь переменные обороты. Одним из решений может быть редуктор от эл.дрели с мех. переключением скоростей или
тиристорный регулятор.
2. Привод поворотного стола- должен также иметь переменные обороты. По мере уменьшения величины абразивных зёрен- скорость шлифовки должна уменьшаться. Подсчитайте сами: при суммарной результирующей(а это скорость движения шатуна+поворотного стола- как минимум) скорости 100мм/сек. Cколько оборотов может делать абразивное зерно 0,01мм? Разрушение зерна можент носить взрывной характер- как следствие царапины.
3. Принудительный привод водила- подробнее ниже.
4. Задатчик ошибок. Шарнирное соединение поводка с основанием имеет элпривод с эксцентриком
2-3мм и частотой вращения 2об/мин
http://s58.radikal.ru/i159/1010/e6/aa00320a9d61.jpg
Основной задачей любого станка и моих 4-х приводов в частности- обеспечить невозможность цикличной траектории точек обрабатываемых деталей или сведение к минимуму частоту прохождения отдельно взятой точки зеркала над отдельно взятой точкой шлифовальника-для исключения зональных ошибок, с чем я и не сталкивался и с астигматизмом тоже.
Демпферный шатун
Одной из удачных находок считаю-демпферный шатун. При работе любого кривошипно-шатунного механизма при прохождении „мёртвых точек“ происходит изменение ветора силы и скорости на противоположный за доли секунды- иногда почти ударного действия. В случае явления слипания или заедания станок рвёт всё. Для сглаживания этих ялений пришлось сделать шатун разрезным- так что-бы одна трубка по скользящей входила в другую. Посредине располагаеися жёсткая пружина оба конца которой закреплёны каждый на соответствующей части шатуна. В процессе работы пружина слегка играет 2-3мм делая кривую нагрузки более плавной. Усовершенствование хорошо себя зарекомендовало против сколов и завалов на краю, зональных ошибок, слипания.
http://s51.radikal.ru/i133/1006/6d/60383afad577.jpg (http://s51.radikal.ru/i133/1006/6d/60383afad577.jpg)
Механизация узла крепления- водила
Важнейшая часть Ш/П-станка призвана собственно преобразовывать силу привода в возвратоно-поступательное движение изделия по требуемой траектории, недёжно удерживая его и не вызывая при этом механических упругих деформаций в изделии.
Основная задача узла при этом создавать минимально возможный опрокидывающий момент для зеркала/шлифовальника не только из-за возможного вырыва но и против завала на краю. Поэтому все
Подвижные части узла должны иметь минимально возможную толщину но достаточную жёсткость.
Основная шайба ваполнена заодно с центральной втулкой, снизу крепятся лапки дежателя с вылетом соответственно радиусу зеркала, одна из лапок должна быть регулируемая- для снятия/установки изделия. Лапки должны иметь подклейки исключающие контакт мелалла со стеклом и передающие прилагаемое усилие направленное через ЦТ изделия. Сверху накладывается шайба на которую крепиться вилка для соединения с шатуном. Шайба поводка меньшего диаметра накладывается поверх шайбы шатуна. У меня весь пакет имеет толщину 8мм. и сжимается распорной втулкой.
В прцессе работы самопроизвольные, иногда достаточно резкие проворачивания верхней детали навели меня на мысль сделать этот прцесс котролируемым, поэтому на центральную втулку напрессована шестерня которая стыкуется с мотор-редуктором-установленным на шайбе шатуна. В идеале соотношение оборотов узла крепления и поворотного стола должно быть нечётным 1/3, 1/5, 1/7. Полезен реверс- в зависимости от течения процесса выбираете попутное или противовращение. Все описываемые мною усовершенствования собираются без зазоров но свободно скользящие- только тогда Вы ибежите хлопаний, хлюпаний, скрипа, ударов- что неизбежно при наличии люфтов и знакопеременных нагрузках.
http://s59.radikal.ru/i163/1006/10/a9f137e537ab.jpg (http://s59.radikal.ru/i163/1006/10/a9f137e537ab.jpg)
Насыпной подшипник или почему мои станки не монстры
Подшипник поворотного стола- важнейшая часть ШП-станка. Перепробовав все возможные варианты, подшипники, колёсики ипр.- я установил что максимальная устойчивость- когда внешний диаметр подшипника приближается к диаметру стола, но для стола Ø500мм вес подшипника будет 0,5т, достать подшипник сверхлёгной серии проблематично, но и в этом случае его вес, вес посадочных мест будет солидным. Вообще все размеры станков, мощности двигателей пляшут отсюда.
Лет двадцать назад в продаже был один тренажёр при Ø300мм он имел высоту всего 15мм. Надо было на него вставать и делать различные упражнения- сохраняя при этом равновесие, что удавалось с трудом. Состоял он из двух штампованных шайб в канавки которых были заложены шарики разделённые кусочками пласмассовых трубок. Удивляла его несущая способность и устойчивость. Этот тренажёр и послужил мне как подшипник поворотного стола для ШП №2.
На станке № 5 поворотный стол состоит из двух шайб из твёрдой пластмассы, для обдирки и шлифовки жёсткость не имет значения при достаточной жёскости стекл. диска, а фигуризацию всё равно лучше производить в оправе или вчём-то её заменяющем. Для сравнения даревяный стол во влаге ведёт себя вообще непредсказуемо.
Одна из шайб имеющих отверстия в центре, устанавливается в токарном станке, поджимается токарным центром и на максимально возможном радиусе резцом имеющим вершину 90град. и повёрнутым на 45град. протачивайте угловую канавку с расчётом что-бы имеющиеся у вас шарики погружались на глубину < R- шарика. Не меняя положения резца- протачиваете аналогитчную канавку в другой шайбе. Теперь если это требуется можете пройтись по наружному диамеру что-бы небыло эксцентриситета. Радиальная устойчивость обеспечивается штифтом, в моём случае Ø8мм, имеющего скользящюю посадку с втулкой которая крпится к плате станка. Весь набор собирается и фиксируется пружинной шайбой без люфтов. Шестерня поворотного стола у меня спрятана в повротную шайбу, можно её укрепить и на центральном штифте, но тогда придётся увеличить его диаметр.
Мощность двигателя поовортного стола-40вт.
Привода кривошипно-шатунного механизма- 30вт.
Привод принудительного вращения верхней детали- 10вт.
Привод задатчика ошибок- 2вт
Плавность, малошумность работы станка доставляет удовольствие, реле времени от микроволновки вообще освобождает вас от постоянного контроля. На вышеописанном станке производил разработку технологии пулучения полусфер до Ø140мм из твёрдой нержавеющей стали, методоми изпользуемыми в оптических производствах с оптической же точностью и технология успешно разработана. Это необходимо для производства воздушных подшипников (аэростатических) используемых для точного до 5нм (0,005мкм) позиционирования необходимого в производстве Чипов.
Работал в основном по ночам- соседи в многоквартирном доме не жаловались. Н/ж сталь обрабатывается раз в 10 хуже и тяжелее чем стекло. Места станок занимает- оптимал для домашних оптиков.
На этом все мало-мальские усовершенствования которые мне довелось сделать- я описал.
Уверен что другие любители имеют не менее интересные находки- было-бы интересно о них прочитать.
http://s004.radikal.ru/i207/1006/35/45864cb48098.jpg (http://s004.radikal.ru/i207/1006/35/45864cb48098.jpg)
1. Кинематика
Из описанных в литературе различных типов станков и краткого анализа сделанного Л.Л.Сикоруком-я сделал для себя вывод- что наиболее приемлимая схема назовём, её кривошипно-шатунной, обладает рядом преимуществ для домашних условий ЛА:
1 Компактность по габаритам.
2 Требует минимального количества материала.
3 Позволяет легко и быстро производить преустановку параметров (амлитуда,сдвиг и пр.)
4 Позволяет легко и быстро снимать и устанавливать обрабатываемую деталь.
5 Механизация обеспечивает отсутствие многих оптических ошибок.
Кинематика понятна из схемы. Мой станок имеет 4-независимых электропривода.
http://s58.radikal.ru/i159/1006/55/5047b6c4be48.jpg
1. Главный привод кривошипно-шатунного механизма- должен иметь переменные обороты. Одним из решений может быть редуктор от эл.дрели с мех. переключением скоростей или
тиристорный регулятор.
2. Привод поворотного стола- должен также иметь переменные обороты. По мере уменьшения величины абразивных зёрен- скорость шлифовки должна уменьшаться. Подсчитайте сами: при суммарной результирующей(а это скорость движения шатуна+поворотного стола- как минимум) скорости 100мм/сек. Cколько оборотов может делать абразивное зерно 0,01мм? Разрушение зерна можент носить взрывной характер- как следствие царапины.
3. Принудительный привод водила- подробнее ниже.
4. Задатчик ошибок. Шарнирное соединение поводка с основанием имеет элпривод с эксцентриком
2-3мм и частотой вращения 2об/мин
http://s58.radikal.ru/i159/1010/e6/aa00320a9d61.jpg
Основной задачей любого станка и моих 4-х приводов в частности- обеспечить невозможность цикличной траектории точек обрабатываемых деталей или сведение к минимуму частоту прохождения отдельно взятой точки зеркала над отдельно взятой точкой шлифовальника-для исключения зональных ошибок, с чем я и не сталкивался и с астигматизмом тоже.
Демпферный шатун
Одной из удачных находок считаю-демпферный шатун. При работе любого кривошипно-шатунного механизма при прохождении „мёртвых точек“ происходит изменение ветора силы и скорости на противоположный за доли секунды- иногда почти ударного действия. В случае явления слипания или заедания станок рвёт всё. Для сглаживания этих ялений пришлось сделать шатун разрезным- так что-бы одна трубка по скользящей входила в другую. Посредине располагаеися жёсткая пружина оба конца которой закреплёны каждый на соответствующей части шатуна. В процессе работы пружина слегка играет 2-3мм делая кривую нагрузки более плавной. Усовершенствование хорошо себя зарекомендовало против сколов и завалов на краю, зональных ошибок, слипания.
http://s51.radikal.ru/i133/1006/6d/60383afad577.jpg (http://s51.radikal.ru/i133/1006/6d/60383afad577.jpg)
Механизация узла крепления- водила
Важнейшая часть Ш/П-станка призвана собственно преобразовывать силу привода в возвратоно-поступательное движение изделия по требуемой траектории, недёжно удерживая его и не вызывая при этом механических упругих деформаций в изделии.
Основная задача узла при этом создавать минимально возможный опрокидывающий момент для зеркала/шлифовальника не только из-за возможного вырыва но и против завала на краю. Поэтому все
Подвижные части узла должны иметь минимально возможную толщину но достаточную жёсткость.
Основная шайба ваполнена заодно с центральной втулкой, снизу крепятся лапки дежателя с вылетом соответственно радиусу зеркала, одна из лапок должна быть регулируемая- для снятия/установки изделия. Лапки должны иметь подклейки исключающие контакт мелалла со стеклом и передающие прилагаемое усилие направленное через ЦТ изделия. Сверху накладывается шайба на которую крепиться вилка для соединения с шатуном. Шайба поводка меньшего диаметра накладывается поверх шайбы шатуна. У меня весь пакет имеет толщину 8мм. и сжимается распорной втулкой.
В прцессе работы самопроизвольные, иногда достаточно резкие проворачивания верхней детали навели меня на мысль сделать этот прцесс котролируемым, поэтому на центральную втулку напрессована шестерня которая стыкуется с мотор-редуктором-установленным на шайбе шатуна. В идеале соотношение оборотов узла крепления и поворотного стола должно быть нечётным 1/3, 1/5, 1/7. Полезен реверс- в зависимости от течения процесса выбираете попутное или противовращение. Все описываемые мною усовершенствования собираются без зазоров но свободно скользящие- только тогда Вы ибежите хлопаний, хлюпаний, скрипа, ударов- что неизбежно при наличии люфтов и знакопеременных нагрузках.
http://s59.radikal.ru/i163/1006/10/a9f137e537ab.jpg (http://s59.radikal.ru/i163/1006/10/a9f137e537ab.jpg)
Насыпной подшипник или почему мои станки не монстры
Подшипник поворотного стола- важнейшая часть ШП-станка. Перепробовав все возможные варианты, подшипники, колёсики ипр.- я установил что максимальная устойчивость- когда внешний диаметр подшипника приближается к диаметру стола, но для стола Ø500мм вес подшипника будет 0,5т, достать подшипник сверхлёгной серии проблематично, но и в этом случае его вес, вес посадочных мест будет солидным. Вообще все размеры станков, мощности двигателей пляшут отсюда.
Лет двадцать назад в продаже был один тренажёр при Ø300мм он имел высоту всего 15мм. Надо было на него вставать и делать различные упражнения- сохраняя при этом равновесие, что удавалось с трудом. Состоял он из двух штампованных шайб в канавки которых были заложены шарики разделённые кусочками пласмассовых трубок. Удивляла его несущая способность и устойчивость. Этот тренажёр и послужил мне как подшипник поворотного стола для ШП №2.
На станке № 5 поворотный стол состоит из двух шайб из твёрдой пластмассы, для обдирки и шлифовки жёсткость не имет значения при достаточной жёскости стекл. диска, а фигуризацию всё равно лучше производить в оправе или вчём-то её заменяющем. Для сравнения даревяный стол во влаге ведёт себя вообще непредсказуемо.
Одна из шайб имеющих отверстия в центре, устанавливается в токарном станке, поджимается токарным центром и на максимально возможном радиусе резцом имеющим вершину 90град. и повёрнутым на 45град. протачивайте угловую канавку с расчётом что-бы имеющиеся у вас шарики погружались на глубину < R- шарика. Не меняя положения резца- протачиваете аналогитчную канавку в другой шайбе. Теперь если это требуется можете пройтись по наружному диамеру что-бы небыло эксцентриситета. Радиальная устойчивость обеспечивается штифтом, в моём случае Ø8мм, имеющего скользящюю посадку с втулкой которая крпится к плате станка. Весь набор собирается и фиксируется пружинной шайбой без люфтов. Шестерня поворотного стола у меня спрятана в повротную шайбу, можно её укрепить и на центральном штифте, но тогда придётся увеличить его диаметр.
Мощность двигателя поовортного стола-40вт.
Привода кривошипно-шатунного механизма- 30вт.
Привод принудительного вращения верхней детали- 10вт.
Привод задатчика ошибок- 2вт
Плавность, малошумность работы станка доставляет удовольствие, реле времени от микроволновки вообще освобождает вас от постоянного контроля. На вышеописанном станке производил разработку технологии пулучения полусфер до Ø140мм из твёрдой нержавеющей стали, методоми изпользуемыми в оптических производствах с оптической же точностью и технология успешно разработана. Это необходимо для производства воздушных подшипников (аэростатических) используемых для точного до 5нм (0,005мкм) позиционирования необходимого в производстве Чипов.
Работал в основном по ночам- соседи в многоквартирном доме не жаловались. Н/ж сталь обрабатывается раз в 10 хуже и тяжелее чем стекло. Места станок занимает- оптимал для домашних оптиков.
На этом все мало-мальские усовершенствования которые мне довелось сделать- я описал.
Уверен что другие любители имеют не менее интересные находки- было-бы интересно о них прочитать.
http://s004.radikal.ru/i207/1006/35/45864cb48098.jpg (http://s004.radikal.ru/i207/1006/35/45864cb48098.jpg)