CS255700B1 - Automaticky řízený posuvový mechanismus - Google Patents

Abstract

Zařízením je posuvový mechanismus frézovacího stroje, určeného zvláště k obrábění kulových optických prvků. Je uspořádán tak, že řídicí blok mikropočítače je spřažen se servomotorem vřetene obrobku a krokovým motorem. Krokový motor je spojen s převodovou skříní s vodicím šroubem, který ovládá výkyvné rameno vřetene nástroje.

Description

Vynález se týká automaticky řízeného posuvového mechanismu frézovacího stroje k obrábění kulových optických prvků sleštitelným povrchem, opatřeného rychloposuvem a mikroposuvem vřetene nástroje, ovládaného naklápěcím frézovacím ramenem.

Posuvy frézovacích strojů pro obrábění kulových optických prvků, dosud běžně používaných k hrubování, jsou realizovány zpravidla vačkou nebo vodicím šroubem. Plynulá změna velikosti posuvu se nejčastěji odvozuje od stejnosměrného servomotoru. Oběr skla diamantovými nástroji je realtivně pomalý, proto je i hodnota posuvu relativně malá, například při hrubování kolem 2 mm za minutu. Pro neproduktivní operace se používá rychloposuv. Vzhledem k malým hodnotám pracovního posuvu jsou však obtíže se skloubením posuvu a rychloposuvu do jediného uceleného systému. Proto se tento rychloposuv řeší zavedením dalšího druhu pohonu, například hydraulického nebo pneumatického.

Mezi otáčkami obrobku a volbou posuvu však není žádná vazba a pracovník, obsluhující frézovací stroj, obvykle si ani neuvědomuje, jaká tlouštka třísky je nastavena a vše řídí pouze citem, sluchem nebo hodnocením kvality opracovávaného povrchu obrobku. Pro operaci hrubování je tento způsob postačující, poněvadž nejsou kladeny vysoké požadovky na přesnost a kvalitu obrobeného povrchu.

Je známo rovněž řešení, u kterého je na hřídel servomotoru před vstupem do převodovky, ovládající vodicí šroub, napojen krokový motor, který přebírá řízení malých posuvů a otáčí zároveň rotorem servomotoru. Je však opomenuta podmínka minimální tlouštky třísky na krok motoru s vazbou na otáčky vřetene obrobku a rychloposuv je opět řešen pomocí dalšího systému, v daném případě hydraulickým pohonem.

Při řešení velmi přesného frézování a při použití jemných diamantových nástrojů s mikrozrnem asi 10 μ vyvstal vedle mimořádných nároků na přesnost frézovacího stroje problém velmi malých tlouštěk třísky, řádově 0,1 u a tím,i potřeba velmi malých posuvů.

Dále vyvstála nutnost přehledné volby tlouštky třísky při libovolných otáčkách vřetene obrobku ve vztahu k bočnímu přísuvu, poněvadž vlastnosti obráběcího nástroje, řezná rychlost, velikost bočního přísuvu nebolí otáčky vřetene obrobku a tlouštka třísky musí být při dokonalém chlazení v optimálních vzájemných poměrech.

Vznikl požadavek vyřešit takovou konstrukci frézovacého stroje, který by umožňoval jak hrubování, tak i jemné broušení. Problémem však zůstává docílení mikroposuvů, posuvů a rychloposuvů takovým posuvovým mechanismem a takovým řídicím systémem, který by všechny uvedené požadavky včetně potřebné vazby k otáčkám vřetene obrobku splňoval. Vše by se mělo vyřešit na bázi elektrického pohonu bez dalšího hydraulického nebo pneumatického pohonu.

Tento úkol řeší předmět vynálezu, kterým je automaticky řízený posuvový mechanismus frézovacího stroje k obrábění kulových optických prvků s leštitelným povrchem, opatřeného rychloposuvem a mikroposuvem vřetene nástroje, ovládaného naklápěcím frézovacím ramenem.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že řídicí blok mikropočítače je spřažen se servomotorem vřetene obrobku a dále s asynchronním brzdovým motorem a krokovým motorem, které jsou spojeny s převodovou skříní opatřenou vodicím šroubem vešroubovaným do matice palce, který je kinematicky spřažen s výkyvným frézovacím ramenem vřetene nástroje.

Převodová skříň může být tvořena kuličkovým reduktorem, jehož vnitřní kroužek je spřažen s asynchronním brzdovým motorem a vnější kroužek s krokovým motorem. Vodicí šroub je pevně uložen s unášečem, kinematicky spřaženým s kuličkami, umístěnými mezi vnitřním a vnějším kroužkem. Převodová skříň však může být tvořena také planetovým soukolím nebo diferenciálem.

Vyřešený posuvový systém, tvořený posuvovým mechanismem elektronickým řízením je poměrně jednoduchý a zabezpečuje odebírání skla nejjemnějšími třískami tak, jako kdyby se jednalo o zcela plynulý posuv. Je realizgván mikroposuv, i rychloposuv na bázi elektrického pohonu jediným mechanismem. Kuličkový reduktor plní nejen funkci planetového soukolí, ale současně i bezpečnostní spojky. Volba převodu mezi krokovým motorkem a posuvem vodícího palce nastavení velikosti třísky jakožto technologického parametru, jehož velikost, matematicky vyjádřeno, je funkcí otáček vřetene obrobku.

Příkladné provedení automaticky řízeného mechanismu podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese.

Jak z tohoto výkresu vyplývá, je převodoyá skříň mechanismu tvořena kuličkovým, reduktorem 2* unášečem 14, vnějším kroužkem 11, kuličkami 12 a vnitřním kroužkem .10. S unašečem 14 je pevně spojen vodicí šroub 2 a vnitřní kroužek 10 je spojen s asynchronním brzdovým motorem 6., zatímco vnější kroužek 11 je pomocí šnekového kola 13 spojen nenaznačeným šnekem s krokovým motorem 7_. Vodicí šroub 2 je vešroubován do matice 31 palce 3, na jehož jednom konci je upravena vodlice 32, kterou prochází vodicí tyč 33 -a jehož druhý konec je opatřen kuličkou 34, zasahující do vidlice 41 naklápěcího frézovacího ramene 4, spojeného s vřetenem nástroje 42, na němž je uložen nástroj 43. Vřeteno obrobku 9_, na němž je uchycen obrobek 91 je propojeno s náhonovým servomotorem <8, mezi nímž a blokem .5, který je v podstatě částí mikropočítače, je vazba, označená šipkou b a obdobná vazba, vyznačená šipkou a, je mezi blokem 5 a krokovým motorem 7_.

Popsaný mechanismus pracuje následovně. Jestliže nenaznačený počítač určí rychloposuv, krokový motor 7. zůstává v klidové poloze a tím šnekové kolo 13 kuličkového reduktoru JL blokuje vnější kroužek 11. Asynchronní brzdový motor j6 se otáčí a uvádí do rotačního pohýbu vnitřní kroužek .10, který odvaluje kuličky 12 po vnějším kružku 11. Unáší tím s sebou i unáŠeč 14, který otáčí vodicím šroubem 2 a ten pomocí matice 31 posouvá palec 2 P° vodicí tyči 33. Tento palec 2 vychyluje pomocí kuličky 34 a vidlice 41 i frézovací rameno 4, které posouvá vřeteno nástroje 42 s uloženým nástrojem 43.

Jestliže počítač určí mikroposuv nebo posuv, zůstává asynchronní brzdový motor 6. v klidu, čímž se blokuje vnitřní kroužek 10. Krokový motor 2/ propojený ^s blokem 2 vazbou a servomotorem 2 podle vazby šipka a - blok 2 ^a šipka b se otáčí a přes šnekové kolo 22 otáčí vnějším kroužkem 21/ který odvaluje kuličky 12 po vnitřním kroužku 10.

Tyto s sebou unáší unašeč 22/ který opět posouvá palec 2/ který obdobně jako v předcházejícím případě posouvá vřeteno nástroje 42 ♦ Pro docílení vysoké kvality povrchu opracovávaného optického prvku je důležité optimálně zvolit boční přísuv, což je část otáčky ηθ [j/min] obrobku 91 a tlouštku třísky S^, která odpovídá posuvu p palce 3_, připadajícího na jednu otáčku vřetene obrobku 9. Celkový převod mezi krokovým motorem 2 ^a palcem 9. je proto zvolen tak, aby jeden krok tohoto krokového motoru 7_ vyvolal základní, to je nejmenší posunutí palce 3, které má v praxi hodnotu 0,000 14 mm. Pak postačí, aby blok 2 převedl otáčky vřetene obrobku 9. na takovou základní frekvenci F , která by byla dána vztahem:

M a která by řídila krokový motor 2 tak, že vznikne posuv p palce 2 odopovídající požadované nejmenší tlouštce třísky S^.

Jestliže každá jiná požadovaná tlouštka třísky S se bude pokládat za n-tý násobek základní třísky , postačí k jejímu docílení n-tý násobek základní frekvence krokového motoru 2· Klasický posuv p palce 2 3© dán vztahem:

p = S . ηθ [mm/min]

Předmět popsaného vynálezu lze uplatnit nejen k automatickému řízení mechanismu frézova-íh čího stroje k obrábění kulových optických prvků ze skla, ale obecně k řízení vodícího šroubu obráběcích strojů, u kterých je pažadavek přesného a řízeného posuvu vřetene nástroje a tím i tlouštky třísky obrobku.

Claims (4)

1. Automatický řízený posuvový mechanismus frézovacího stroje k obrábění kulových optických prvků s leštitelným povrchem, opatřeného rychloposuvem a mikroposuvem vřetene nástroje, ovládaného náklápěcím frézovacím ramenem, vyznačující se tím, že řídicí blok <5> mikropočítače je spřažen se servomotorem (8) vřetene obrobku (9) a krokovým motorem (7), který je spojen s převodovou skříní, opatřenou vodicím šroubem (2), vešroubovaným do matice (31) palce (3) kinematicky spřaženým s výkyvným frézovacím ramenem (4) vřetene nástroje (43).

2. Automaticky řízený mechanismus podle bodu 1, vyznačující se tím, že převodová skříň je tvořena kuličkovým reduktorem (1), jehož vnitřní kroužek (10) je spřažen s asynchronním brzdovým motorem (6) a vnější kroužek (11) s krokovým motorem (7) a že vodicí šroub (2) je pevně spojen s unašečem (14), kinematicky spřaženým s kuličkami (12), umístěný mi mezi vnitřním kroužkem (10) a vnějším kroužkem (11).

3. Automaticky řízený mechanismus podle bodu 1, vyznačující se tím, že v převodové skříni je vytvořeno planetové soukolí.

4. Automaticky řízený mechanismus podle bodu 1, vyznačující se tím, že v převodové skříni je vytvořen diferenciální převod.