RU133040U1

RU133040U1 - AUTOMATED COMPLEX FOR DIAGNOSTIC OF A TURNING TECHNOLOGICAL SYSTEM BY INDICATORS OF ACCURACY OF PROCESSED PARTS

Info

Publication number: RU133040U1
Application number: RU2013115499/02U
Authority: RU
Inventors: Станислав Владимирович Касьянов; Алексей Геннадьевич Кондрашов; Дамир Тамасович Сафаров
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2013-10-10

Abstract

Автоматизированный комплекс для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей, содержащий измерительную оправку с датчиком угла поворота, датчик измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали в осевой плоскости, интерфейс и компьютер, соединенные с упомянутыми датчиками, отличающийся тем, что он дополнительно содержит настроечный элемент для выполнения измерений в абсолютных величинах, а датчик измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали в осевой плоскости установлен с возможностью калиброванного перемещения на величину припуска на обработку в поперечном направлении и на длину обработанного участка детали в продольном направлении, причем измерительная оправка снабжена ориентирующим элементом и приводом вращения.An automated complex for diagnosing a turning technological system in terms of accuracy of workpieces, comprising a measuring mandrel with a rotation angle sensor, a sensor for measuring the coordinates of the points of the cylindrical element of the workpiece in the axial plane, an interface and a computer connected to these sensors, characterized in that it further comprises a tuning element for making measurements in absolute terms, and the sensor measuring the coordinates of the points of the cylindrical element is processed second parts in an axial plane is mounted for movement on a calibrated value allowance for processing in the transverse direction and the length of a processed portion piece in the longitudinal direction, the mandrel is provided with a measuring element and orienting a rotary drive.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована на предприятиях металлообрабатывающей промышленности при диагностике технологических систем на основе токарных станков по показателям точности обрабатываемых деталей.The utility model relates to mechanical engineering and can be used at the enterprises of the metalworking industry in the diagnosis of technological systems based on lathes in terms of accuracy of machined parts.

Известно устройство для измерения траектории перемещения оси вращения шпинделя, установленного в подшипниковом узле, включающем упорный подшипник и фланец, содержащее регистрирующее устройство и два емкостных датчика, предназначенных для измерения радиального перемещения шпинделя при вращении и выполненных в виде полуколец, установленных над поверхностью шпинделя и расположенных под углом 90° друг к другу в плоскости перпендикулярной оси шпинделя, причем корпус датчика состоит из посадочной и измерительной частей, соединенных при помощи упругой части, причем посадочная часть корпуса датчиков закреплена на фланце шпиндельного подшипника и установлена до упора в подшипник шпинделя (Патент СССР №1301646; МПК B23Q 15/00; опубл.: 07.04.1987).A device for measuring the trajectory of the axis of rotation of the spindle installed in the bearing assembly, including a thrust bearing and a flange, comprising a recording device and two capacitive sensors designed to measure the radial movement of the spindle during rotation and made in the form of half rings mounted above the surface of the spindle and located under angle of 90 ° to each other in the plane perpendicular to the axis of the spindle, and the sensor housing consists of landing and measuring parts connected at power of the elastic part, wherein the landing portion of sensor housing is fixed on the flange of the spindle bearing and the abutment is set up in the spindle bearing (Patent USSR №1301646; IPC B23Q 15/00; publ .: 07.04.1987).

Данное устройство предназначено для встраивания в шпиндель станка и позволяет отслеживать биение шпинделя в одном сечении. К недостаткам следует отнести узкие технологические возможности не позволяющие отслеживать угловые перемещения оси шпинделя.This device is designed to be embedded in the spindle of the machine and allows you to track the runout of the spindle in one section. The disadvantages include narrow technological capabilities that do not allow tracking angular displacements of the spindle axis.

Наиболее близким техническим решением,, выбранным в качестве ближайшего аналога является устройство диагностики токарных станков по параметрам точности изготавливаемой детали, содержащее датчик угла поворота шпинделя, бесконтактный датчик перемещения, служащий для измерения перемещений вершины резца в плоскости, проходящей через вершину резца и ось шпинделя, интерфейс и компьютер, датчики соединены с компьютером через интерфейс, а бесконтактный датчик перемещения установлен на резцедержательной головке суппорта и выполнен с возможностью измерения расстояния до цилиндрической поверхности патрона (Патент РФ №2154565; МПК B23Q 15/007; опубл.: 20.08.2000).The closest technical solution, chosen as the closest analogue, is a diagnostic tool for lathes by the accuracy of the manufactured part, containing a spindle angle sensor, a non-contact displacement sensor, which measures the movements of the tip of the tool in the plane passing through the tip of the tool and the spindle axis, interface and a computer, sensors are connected to the computer via an interface, and a non-contact displacement sensor is installed on the tool head of the caliper and is made the ability to measure the distance to the cylindrical surface of the cartridge (RF Patent No. 2154565; IPC B23Q 15/007; publ.: 08.20.2000).

Устройство позволяет отслеживать перемещение резца относительно оси патрона в процессе обработки и получить геометрический образ обработанной детали. К недостаткам устройства следует отнести невысокую точность измерения, и как следствие искажение траектории перемещения шпинделя. Измерение положения вершины резца выполняется относительно цилиндрической поверхности патрона, которая в большинстве случаев является свободной и при изготовлении обрабатывается черновым точением. Кроме этого измерения осуществляются в процессе обработки, вибрации, вызванные этим процессом, вносят погрешности, тем самым снижая точность результатов.The device allows you to track the movement of the cutter relative to the axis of the cartridge during processing and to obtain a geometric image of the machined part. The disadvantages of the device include low measurement accuracy, and as a result, distortion of the trajectory of the spindle. The measurement of the position of the tip of the cutter is performed relative to the cylindrical surface of the chuck, which in most cases is free and is processed by rough turning in the manufacture. In addition to this, measurements are made during processing, vibrations caused by this process introduce errors, thereby reducing the accuracy of the results.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель является улучшение качества диагностики, за счет исключения влияния вибраций на процесс получения информации и влияния погрешностей измерения станочных измерительных баз, обладающих низкой точностью, посредством проведения измерений вне работающего станка на самостоятельном автоматизированном устройстве, а также за счет обеспечения возможности прослеживания системы измеренных показателей до и после обработки в единой системе координат.The technical problem to which the utility model is directed is to improve the quality of diagnostics by eliminating the influence of vibrations on the process of obtaining information and the influence of measurement errors of machine measuring bases with low accuracy by taking measurements outside a working machine on an independent automated device, as well as by providing the ability to track the system of measured indicators before and after processing in a single coordinate system.

Указанная задача решается тем, что автоматизированный комплекс для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей, содержащий измерительную оправку с датчиком угла поворота, датчик измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали в осевой плоскости, интерфейс и компьютер, соединенные с упомянутыми датчиками, дополнительно содержит настроечный элемент для выполнения измерений в абсолютных величинах, датчик измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали установлен с возможностью калиброванного перемещения на величину припуска на обработку в поперечном направлении и на длину обработанного участка детали в продольном направлении, а измерительная оправка снабжена ориентирующим элементом и приводом ее вращения.This problem is solved in that the automated complex for diagnosing a turning technological system in terms of accuracy of workpieces, comprising a measuring mandrel with a rotation angle sensor, a sensor for measuring the coordinates of the points of the cylindrical element of the workpiece in the axial plane, an interface and a computer connected to the said sensors, additionally contains adjusting element for making measurements in absolute terms, sensor measuring the coordinates of the points of the cylindrical element arr batyvaemoy parts mounted for movement on a calibrated value allowance transversely treatment and treated area long piece in the longitudinal direction, and measuring the mandrel is provided with orienting member and the driven rotation thereof.

Оснащение автоматизированного комплекса для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей, содержащего измерительную оправку с датчиком угла поворота, датчик измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали в осевой плоскости, интерфейс и компьютер, соединенные с упомянутыми датчиками, дополнительный настроечный элемент для выполнения измерений в абсолютных величинах, в сочетании с установкой датчика измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали с возможностью калиброванного перемещения на длину обработанного участка детали в продольном направлении и снабжением измерительной оправки ориентирующим элементом и приводом ее вращения, позволит исключить органические погрешности процесса обработки и получить показатели точности изделия до и после обработки в одной и той же системе координат. В свою очередь это дает возможность рассчитать систему диагностических признаков циклов базирования модулей технологической системы и сделать заключение об их состоянии и необходимости корректирующих действий.Equipping an automated complex for diagnosing a turning technological system according to the accuracy indicators of machined parts, containing a measuring mandrel with a rotation angle sensor, a sensor for measuring the coordinates of the points of the cylindrical element of the machined part in the axial plane, an interface and a computer connected to these sensors, an additional tuning element for performing measurements in absolute values, in combination with the installation of a sensor measuring the coordinates of the points of the cylindrical element of the image yvaemoy parts, with a calibrated movement in length of the treated section piece in the longitudinal direction and the supply mandrel orienting the measuring element and the drive of its rotation, will eliminate organic error handling process and to receive indicators precision products before and after treatment in the same coordinate system. In turn, this makes it possible to calculate the system of diagnostic features of the basing cycles of the modules of the technological system and draw a conclusion about their condition and the need for corrective actions.

Заявителю не известны автоматизированные комплексы для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей с указанной совокупностью признаков и заявляемая совокупность признаков не вытекает явным образом из существующего уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".The applicant is not aware of automated complexes for diagnosing a turning technological system in terms of accuracy of workpieces with a specified set of features and the claimed set of features does not follow explicitly from the existing level of technology, which confirms the compliance of the claimed technical solution with the criterion of "novelty".

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, гдеThe claimed technical solution is illustrated by drawings, where

фиг.1 - Автоматизированный диагностический комплекс (общий вид);figure 1 - Automated diagnostic complex (General view);

фиг.2 - вид сверху на фиг.1;figure 2 is a top view of figure 1;

фиг.3 - Измерение детали до обработки.figure 3 - Measurement of parts before processing.

Автоматизированный комплекс для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей (фиг.1) содержит измерительную оправку 2 с датчиком угла поворота 1, датчик 3 измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали в осевой плоскости (показан на фиг.2), интерфейс 4 и компьютер 5, соединенные с упомянутыми датчиками. Кроме этого автоматизированный диагностический комплекс содержит настроечный элемент 8 (показан на фиг.2) для выполнения измерений в абсолютных величинах. Датчик 3 измерения координат точек цилиндрического элемента обрабатываемой детали в осевой плоскости установлен с возможностью калиброванного осевого перемещения на величину припуска на обработку в поперечном направлении и на длину обработанного участка детали в продольном направлении, посредством пластины 9 и фиксатора 10 (фиг.2). Измерительная оправка 2 снабжена ориентирующим элементом 11 (фиг.1) и приводом ее вращения, состоящим из шагового двигателя 6 и зубчатой передачи 7.An automated complex for diagnosing a turning technological system in terms of accuracy of the workpieces (Fig. 1) contains a measuring mandrel 2 with a rotation angle sensor 1, a sensor 3 for measuring the coordinates of the points of the cylindrical element of the workpiece in the axial plane (shown in Fig. 2), interface 4 and a computer 5 connected to said sensors. In addition, the automated diagnostic complex contains a tuning element 8 (shown in figure 2) to perform measurements in absolute terms. The sensor 3 for measuring the coordinates of the points of the cylindrical element of the workpiece in the axial plane is mounted with the possibility of calibrated axial movement by the amount of machining allowance in the transverse direction and by the length of the machined part of the part in the longitudinal direction, by means of a plate 9 and a latch 10 (figure 2). The measuring mandrel 2 is provided with an orienting element 11 (Fig. 1) and a drive for its rotation, consisting of a stepper motor 6 and a gear transmission 7.

Порядок работы автоматизированного комплекса для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей выглядит следующим образом. Деталь до обработки 12 устанавливают на оправку 2 (фиг.3) ориентируя ее по необрабатываемым поверхностям (например, ребра жесткости) при помощи ориентирующего элемента 11 (на фигуре не показан). Оправку с деталью базируют в установочном приспособлении 13. Датчик 3 подводят к настроечному элементу 8 и обнуляют его. После чего смещают его в первое измеряемое сечение и включают привод вращения оправки. После выполнения одного оборота оправки привод вращения останавливают и смещают измерительный датчик 3 на величину l₁ вдоль оси детали 12 в следующее измеряемое сечение 15. Процесс измерения повторяют минимум в трех сечениях. После чего деталь 12 снимают с оправки 2 и обрабатывают на станке согласно требованиям операционной карты. После этого обработанную деталь 14 повторно устанавливают на оправку 2, обеспечивая идентичность ее ориентации с положением детали до обработки 12, и проводят измерения в тех же сечениях 15 (фиг.2). Результаты измерений передают на компьютер для математической обработки и вычисления системы диагностических показателей (табл.). На основе анализа которых делают заключение о состоянии модулей технологической системы и необходимости корректирующих действий.The operating procedure of an automated complex for the diagnosis of a turning technological system in terms of accuracy of the machined parts is as follows. The detail before processing 12 is mounted on the mandrel 2 (Fig. 3), orienting it along non-machined surfaces (for example, stiffeners) using an orienting element 11 (not shown in the figure). The mandrel with the part is based in the adjusting device 13. The sensor 3 is brought to the tuning element 8 and zero it. Then they shift it into the first measured section and turn on the mandrel rotation drive. After completing one turn of the mandrel, the rotation drive is stopped and the measuring sensor 3 is shifted by a value of l ₁ along the axis of the part 12 into the next measured section 15. The measurement process is repeated in at least three sections. After that, the part 12 is removed from the mandrel 2 and processed on the machine according to the requirements of the operating card. After that, the machined part 14 is reinstalled on the mandrel 2, ensuring that its orientation is identical with the position of the part before processing 12, and measurements are taken in the same sections 15 (Fig. 2). The measurement results are transferred to a computer for mathematical processing and calculation of a system of diagnostic indicators (table). Based on the analysis of which they make a conclusion about the state of the modules of the technological system and the need for corrective actions.

Для примера рассмотрим диагностику токарного обрабатывающего центра MonfortsRNC400 на операции наружного точения детали «Чашка дифференциала» автомобиля «КАМАЗ». В качестве измерительного датчика используется индуктивный измерительный щуп Millimar фирмы Mahr (Германия). Обеспечиваемая точность измерений - 0,001 мм. Датчик угла поворота - энкодер ЕМР50 фирмы Autonics (Южная Корея). Дискретность - 1024 шага на 1 оборот. Измерение проводят в течение наладочного цикла. Диагностические показатели точности рассчитываются для результатов измерений выполненных в течение различных циклов (наладочный, настроечный). Отклонение от круглости в течение наладочного цикла говорит о биении шпиндельного узла. Корректирующим действием при этом будет выборка зазоров в подшипниках шпиндельного узла.For an example, let us examine the diagnostics of the MonfortsRNC400 turning machining center for the external turning operation of the “Differential Cup” part of the KAMAZ automobile. A Millimar inductive measuring probe from Mahr (Germany) is used as a measuring sensor. The provided accuracy of measurements - 0,001 mm. The angle sensor - encoder EMP50 company Autonics (South Korea). Discreteness - 1024 steps per 1 revolution. The measurement is carried out during the setup cycle. Diagnostic accuracy indicators are calculated for the results of measurements taken during various cycles (adjustment, tuning). Deviation from roundness during the setup cycle indicates the runout of the spindle assembly. The corrective action in this case will be the selection of clearances in the bearings of the spindle assembly.

ТаблицаTable Система диагностических показателей точности детали «Чашка дифференциала» (токарная операция).The system of diagnostic indicators for the accuracy of the part "Differential Cup" (turning operation). Диагностический показатель точностиDiagnostic Accuracy Score Технологическая составляющаяTechnological component Модуль технологической системыTechnology system module Причина отклоненийReason for deviations Координаты положения оси обрабатываемого цилиндрического элементаCoordinates of the axis position of the machined cylindrical element Отклонение координат положения оси обработанного цилиндрического элемента от опорногоDeviation of the coordinates of the axis position of the machined cylindrical element from the reference Зажимная оснастка (кулачки)Clamping equipment (cams) Несоосность оси вращения и оси зажимных кулачковMisalignment of the axis of rotation and the axis of the clamping jaws Радиус обрабатываемого цилиндрического элементаThe radius of the processed cylindrical element Отклонение радиуса прилегающего цилиндра обрабатываемого элемента от настроечного значенияDeviation of the radius of the adjacent cylinder of the workpiece from the adjustment value Инструментальная оснастка Зажимная оснасткаTooling Clamping Tools Нежесткость в сопряженияхMating stiffness Изменение радиуса обрабатываемого цилиндрического элемента за период стойкости инструментаChanging the radius of the processed cylindrical element during the tool life Отклонение радиуса прилегающего цилиндра обрабатываемого элемента от значения в начале периода стойкости инструментаDeviation of the radius of the adjacent cylinder of the workpiece from the value at the beginning of the tool life Режущий инструментCutting tool Износ формообразующе и части инструментаForming wear and tool parts Отклонение от круглости обрабатываемого цилиндрического элементаDeviation from roundness of the processed cylindrical element Отклонение поперечного профиля рабочего цилиндрического элемента от прилегающей окружностиDeviation of the transverse profile of the working cylindrical element from the adjacent circle Шпиндельный узелSpindle unit Радиальное биение шпиндельного узлаSpindle Radial Runout

Claims

An automated complex for diagnosing a turning technological system in terms of accuracy of workpieces, comprising a measuring mandrel with a rotation angle sensor, a sensor for measuring the coordinates of the points of the cylindrical element of the workpiece in the axial plane, an interface and a computer connected to these sensors, characterized in that it further comprises a tuning element for making measurements in absolute terms, and the sensor measuring the coordinates of the points of the cylindrical element is processed second parts in an axial plane is mounted for movement on a calibrated value allowance for processing in the transverse direction and the length of a processed portion piece in the longitudinal direction, the mandrel is provided with a measuring element and orienting a rotary drive.