RU139044U1

RU139044U1 - ADAPTIVE INSTRUMENTAL MODULE

Info

Publication number: RU139044U1
Application number: RU2013150371/02U
Authority: RU
Inventors: Алексей Вячеславович Тюрин; Михаил Сергеевич Чепчуров
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Адаптивный инструментальный модуль, содержащий корпус, инструментальный блок с резцедержателем, несущим резец, механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, связанную с серводвигателем, передаточный механизм качания резцедержателя и устройство управления, содержащее сервоприводы, контроллер и устройство отображения и программирования, при этом все серводвигатели связаны с устройством управления через сервоприводы, управляемые контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, а блок питания соединен с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем, отличающийся тем, что в корпусе установлен подвижный стакан, в котором размещен инструментальный блок, и связанный с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, а резцедержатель закреплен с возможностью качания в вертикальной плоскости на оси и связан с серводвигателем передаточного механизма, взаимодействующим с ним, через зубчатую передачу и коленчатый вал.An adaptive tool module comprising a housing, a tool block with a tool holder, a tool holder, a tool lateral movement mechanism having a precision ball screw associated with a servomotor, a tool holder swing gear and a control device comprising servo drives, a controller and a display and programming device, all servomotors are connected to the control device through servos controlled by a controller having feedback from the device through display and programming and a Hall sensor, through an amplifier and an analog-to-digital converter, and the power supply is connected to servos, a controller and an analog-to-digital converter, characterized in that a movable cup is installed in the housing, in which the tool block is placed, and connected with the mechanism lateral movement through a ball screw transmission, and the tool holder is fixed with the possibility of swinging in a vertical plane on the axis and is connected with the servomotor of the transmission mechanism, interacting him with him, through a gear train and crankshaft.

Description

Адаптивный инструментальный модуль относится к области станкостроения, в частности, к металлообрабатывающему оборудованию.The adaptive tool module relates to the field of machine tools, in particular, to metalworking equipment.

Известно устройство суппорта токарно-копировального полуавтомата модели 1722 для изготовления сложнопрофильных деталей посредством копирования профиля эталонной детали [«Металлорежущие станки» Колл. авторов под ред. проф. В.К. Тепинкичиева М., «Машиностроение», 1973, 472 с]. Каретка суппорта жестко связана с гидроцилиндром и суппортом, а шток поршня - с салазками. Корпус гидроцилиндра имеет направляющие, на которых установлен следящий золотник. Шток золотника упирается в рычаг щупа. Рычаг может качаться вокруг оси, а щуп находится в контакте с эталонной деталью или шаблоном. Когда деталь обрабатывается за несколько проходов, положение щупа регулируется таким образом, чтобы он не касался эталонной детали, а резец снимал бы только часть припуска. И только перед последним проходом щуп входит в контакт с эталонной деталью. Управление автоматическим циклом движения суппортов, перемещения и зажима пиноли задней бабки осуществляется системой электроавтоматики и трех гидропанелей: копировального суппорта, подрезных суппортов и задней бабки.A device is known for the support of a semi-automatic turning semi-automatic model 1722 for the manufacture of complex parts by copying the profile of the reference part ["Metal-cutting machines" Coll. authors ed. prof. VK. Tepinkichieva M., "Engineering", 1973, 472 s]. The support carriage is rigidly connected to the hydraulic cylinder and caliper, and the piston rod is connected to the slide. The housing of the hydraulic cylinder has guides on which a follower valve is installed. The spool rod abuts against the dipstick lever. The lever can swing around an axis, and the probe is in contact with a reference part or template. When a part is machined in several passes, the position of the probe is adjusted so that it does not touch the reference part and the cutter removes only part of the allowance. And only before the last pass the probe comes into contact with the reference part. The automatic cycle of the movement of the calipers, the movement and clamping of the tailstock quill is controlled by the electro-automatic system and three hydraulic panels: a copy support, scoring calipers and the tailstock.

Недостатками данного суппорта является высокая стоимость и сложность изготовления, низкая точность изготовления деталей, сложность обслуживания.The disadvantages of this caliper are the high cost and complexity of manufacturing, low precision manufacturing of parts, the complexity of maintenance.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является Адаптивный инструментальный модуль [Патент 126274 РФ, МПК B23B 5/00. Адаптивный инструментальный модуль/ Тюрин А.В., Чепчуров М.С.; №2012133110/02, заявлено 01.08.2013, опубликовано 27.03.2013].The closest technical solution, selected as a prototype, is the Adaptive instrumental module [Patent 126274 of the Russian Federation, IPC B23B 5/00. Adaptive instrumental module / Tyurin A.V., Chepchurov M.S .; No. 2012133110/02, declared on 08/01/2013, published on 03/27/2013].

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: адаптивный инструментальный модуль, содержащий корпус, инструментальный блок с резцедержателем несущим резец, механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, связанную с серводвигателем, передаточный механизм качания резцедержателя и устройство управления.The following features of the prototype coincide with the essential features of the utility model: an adaptive tool module containing a housing, a tool block with a tool holder carrying a cutter, a tool lateral movement mechanism having a precision ball screw transmission associated with a servomotor, a tool holder swing gear and a control device.

Недостатками прототипа является высокая сложность изготовления и недостаточная надежность конструкции.The disadvantages of the prototype is the high complexity of manufacture and insufficient reliability of the design.

Указанные недостатки связаны с тем, что, имея собственный привод продольной подачи, повышается сложность изготовления модуля. Соединение резцедержателя с возможностью качания с адаптирующим серводвигателем посредством передаточного механизма снижает надежность работы устройства.These drawbacks are due to the fact that having its own drive of longitudinal feed increases the complexity of manufacturing the module. The connection of the tool holder with the possibility of swinging with an adaptive servomotor through a transmission mechanism reduces the reliability of the device.

Сущность полезной модели заключается в том, что адаптивный инструментальный модуль, содержит корпус, инструментальный блок с резцедержателем несущим резец и механизм поперечного перемещения инструментального блока. Механизм поперечного перемещения инструментального блока имеет прецизионную шариковинтовую передачу, связанную с серводвигателем, передаточный механизм качания резцедержателя и устройство управления, которое содержит сервоприводы, контроллер и устройство отображения и программирования. Все серводвигатели связаны с устройством управления через сервоприводы, управляемые контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь. Блок питания соединен с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем. В корпусе адаптивного инструментального модуля установлен подвижный стакан с размещенным в нем инструментальным блоком. Подвижный стакан связан с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, а резцедержатель закреплен с возможностью качания в вертикальной плоскости на оси. Резцедержатель также связан с серводвигателем передаточного механизма, взаимодействующим с ним, через зубчатую передачу и коленчатый вал.The essence of the utility model is that the adaptive tool module contains a housing, a tool block with a tool holder carrying a cutter and a lateral movement mechanism of the tool block. The tool block lateral movement mechanism has a precision ball screw transmission associated with a servomotor, a tool holder swing gear and a control device that includes servos, a controller, and a display and programming device. All servomotors are connected to the control device through servo drives controlled by a controller having feedback from the display and programming device and the Hall sensor, through an amplifier and an analog-to-digital converter. The power supply is connected to servos, a controller and an analog-to-digital converter. In the housing of the adaptive tool module, a movable cup is installed with the tool block placed therein. The movable cup is connected with the mechanism of lateral movement through a ball screw, and the tool holder is fixed with the possibility of swinging in a vertical plane on the axis. The tool holder is also connected to a servo motor of the gear mechanism interacting with it through a gear transmission and a crankshaft.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель является повышение надежности конструкции и упрощение ее изготовления. Она может быть достигнута за счет технического эффекта, выражающегося в конструктивном исполнении механизма поперечного перемещения в виде подвижного цилиндра приводимого в движение шариковинтовой передачей соединенной с серводвигателем, а также в использовании механизма автоматической адаптации угла наклона режущей кромки резца к нормали обрабатываемой поверхности в процессе резания.The task to which the utility model is directed is to increase the reliability of the structure and simplify its manufacture. It can be achieved due to the technical effect, expressed in the design of the transverse movement mechanism in the form of a movable cylinder driven by a ball screw connected to a servomotor, as well as in the use of a mechanism for automatically adapting the angle of inclination of the cutting edge of the cutter to the normal surface being machined during cutting.

Поставленная задача решается за счет того, что в корпусе модуля установлен подвижный стакан с размещенным в нем инструментальным блоком, при этом подвижный стакан связан с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, а резцедержатель закреплен с возможностью качания' в вертикальной плоскости на оси и связан с серводвигателем передаточного механизма, взаимодействующим с ним, через зубчатую передачу и коленчатый вал.The problem is solved due to the fact that a movable cup is installed in the module case with a tool block placed in it, while the movable cup is connected to the lateral movement mechanism through a ball screw, and the tool holder is fixed with the possibility of swinging 'in a vertical plane on the axis and connected to a servomotor a transmission mechanism interacting with it through a gear transmission and a crankshaft.

Упрощение конструкции достигается за счет того, что продольное перемещение модуля вдоль обрабатываемой детали осуществляется конструкцией используемого токарного станка.Simplification of the design is achieved due to the fact that the longitudinal movement of the module along the workpiece is carried out by the design of the used lathe.

Повышение надежности работы модуля обеспечивается за счет конструктивного исполнения механизма поперечного перемещения в виде подвижного цилиндра приводимого в движение шариковинтовой передачей соединенной с серводвигателем, а также за счет применения в конструкции передаточного механизма качания резцедержателя в виде зубчатой передачи и коленчатого вала.Improving the reliability of the module is ensured by the design of the lateral movement mechanism in the form of a movable cylinder driven by a ball screw connected to a servomotor, as well as by using the tool holder in the form of a gear transmission and crankshaft in the design of the rocking gear.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials.

На фиг. 1 показан адаптивный инструментальный модуль; на фиг. 2 - приведена принципиальная схема модуля.In FIG. 1 shows an adaptive tool module; in FIG. 2 - a schematic diagram of the module.

Адаптивный инструментальный модуль состоит из корпуса 1 имеющего базовую плоскость для установки его на поперечных салазках суппорта станка. В корпусе 1 размещено устройство управления 2, а также установлен подвижный стакан 3, в котором жестко закреплен инструментальный блок 4. В инструментальном блоке 4 размещен резцедержатель 5 с резцом 6, имеющий возможность качания в вертикальной плоскости на оси 7. Резцедержатель 5 кинематически связан с серводвигателем (СД) 8 передаточного механизма через зубчатую передачу 9 и коленчатый вал 10. Подвижный стакан 3 связан с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, соединенную с серводвигателем (СД) 11 с помощью соединительной муфты 12 и состоящую из гайки 13 и винта 14. Винт 14 установлен на радиально-упорном подшипнике 15 и зафиксирован от продольного смещения с помощью шайбы 16 и гайки 17. Серводвигатели 8 и 11 электрически связаны с соответствующими каждому из них сервоприводом (СП) 17, 18. Сервоприводы (СП) 17 и 18 расположены в устройстве управления 2 и электрически связаны с контроллером 19. Датчик Холла 20, установленный на кабеле питания главного привода станка (условно не показан) формирует аналоговый сигнал, который в последствии преобразуется в управляющий для серводвигателя (СД) 8. Датчик Холла 20 электрически связан с устройством управления 2 через усилитель 21 и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 22. В свою очередь контроллер 19 электрически связан с устройством отображения и программирования (УОиП) 23. Электрическое питание устройств: сервоприводов 17, 18, контроллера 19, и аналого-цифровой преобразователя (АЦП) 22 обеспечивается блоком питания (БП) 24.The adaptive tool module consists of a housing 1 having a base plane for mounting it on the transverse slide of the machine support. The control device 2 is placed in the housing 1, and a movable cup 3 is installed, in which the tool block 4 is rigidly fixed. The tool holder 4 has a tool holder 5 with a tool 6 that can swing in a vertical plane on the axis 7. The tool holder 5 is kinematically connected with a servomotor (SD) 8 of the transmission mechanism through the gear 9 and the crankshaft 10. The movable cup 3 is connected to the lateral movement mechanism through a ball screw connected to the servo motor (SD) 11 with the help of of the clutch 12 and consisting of a nut 13 and a screw 14. The screw 14 is mounted on an angular contact bearing 15 and is fixed against longitudinal displacement by a washer 16 and a nut 17. Servomotors 8 and 11 are electrically connected to each corresponding servo drive (SP) 17 , 18. Servo drives (SP) 17 and 18 are located in the control device 2 and are electrically connected to the controller 19. The Hall sensor 20 installed on the power cable of the main drive of the machine (not shown conventionally) forms an analog signal, which is subsequently converted into a control signal for motor 8. LED Hall 20 is electrically connected to the control device 2 through an amplifier 21 and an analog-to-digital converter (ADC) 22. In turn, the controller 19 is electrically connected to a display and programming device (UOiP) 23. Electric power supply for devices: servos 17, 18, the controller 19, and the analog-to-digital converter (ADC) 22 is provided by a power supply unit (PSU) 24.

Адаптивный инструментальный модуль работает следующим образом. Корпус 1 модуля устанавливается базовой плоскостью на поперечных салазках суппорта станка, затем выбирается и закрепляется в резцедержателе 5 резец 6. Электрическое питание устройства управления 2 обеспечивается включением блока питания 24.The adaptive tool module operates as follows. The housing 1 of the module is installed by the base plane on the transverse slides of the support of the machine, then the cutter 6 is selected and fixed in the tool holder 5. The power supply to the control device 2 is provided by turning on the power supply 24.

С помощью устройства отображения и программирования 23 выбирают готовый алгоритм обработки из памяти или программируют новую задачу.Using the display and programming device 23, a ready-made processing algorithm is selected from memory or a new task is programmed.

С контроллера 19 поступает управляющий сигнал на сервопривод 18 поперечной подачи, формирующий управляющий сигнал для работы серводвигателя 11. Поперечное перемещение инструментального блока 4, жестко закрепленного в подвижном стакане 3 осуществляется поперечной шариковинтовой передачи, состоящей из гайки 13 и винта 14, крутящий момент на которую передает серводвигатель 11 посредством соединительном муфты 12. Опорой винта 14 служит радиально-упорный подшипник 15. Фиксацию винта 14 в осевом положении обеспечивает шайба 16 с гайкой 17.From the controller 19, a control signal is supplied to the transverse feed servo drive 18, which generates a control signal for the operation of the servomotor 11. The transverse movement of the tool unit 4, rigidly fixed in the movable cup 3, is carried out by a transverse ball screw, consisting of a nut 13 and a screw 14, to which torque is transmitted the servomotor 11 by means of a coupling 12. The support of the screw 14 is an angular contact bearing 15. The fixing of the screw 14 in the axial position is provided by the washer 16 with the nut 17.

В процессе резания изменяется мощность резания, а, следовательно, изменяется мощность магнитного поля в кабеле питания главного привода, которое создает электрический сигнал в датчике Холла 20, закрепленном на этом кабеле. Электрический сигнал датчика Холла 20 преобразуется в цифровую форму посредством усилителя 21 и аналогово-цифрового преобразователя 22 и передается в устройство управления 2, а именно в контроллер 19, который в свою очередь этот сигнал обрабатывает и выдает управляющий сигнал для сервопривода 17. Сервопривод 17 обрабатывает этот сигнал и формирует управляющий сигнал серводвигателя 8. Вращение выходного вала серводвигателя 8 передается через зубчатую передачу 9 на коленчатый вал 10, который в свою очередь механически связан с резцедержателем 5 с установленным в нем резцом 6. При этом обеспечивается возможность качания резцедержателя 5 с резцом 6 на оси 7 в вертикальной плоскости.In the process of cutting, the cutting power changes, and, consequently, the magnetic field power in the power cable of the main drive changes, which creates an electrical signal in the Hall sensor 20 mounted on this cable. The electrical signal of the Hall sensor 20 is digitized by an amplifier 21 and an analog-to-digital converter 22 and transmitted to a control device 2, namely to a controller 19, which in turn processes this signal and provides a control signal for the servo drive 17. The servo drive 17 processes this the signal forms the control signal of the servomotor 8. The rotation of the output shaft of the servomotor 8 is transmitted through a gear 9 to the crankshaft 10, which, in turn, is mechanically connected to the tool holder 5 s the cutter 6 installed therein. In this case, it is possible to swing the tool holder 5 with the cutter 6 on the axis 7 in a vertical plane.

Claims

An adaptive tool module comprising a housing, a tool block with a tool holder, a tool holder, a tool lateral movement mechanism having a precision ball screw associated with a servomotor, a tool holder swing gear and a control device comprising servo drives, a controller and a display and programming device, all servomotors are connected to the control device through servos controlled by a controller having feedback from the device through display and programming and a Hall sensor, through an amplifier and an analog-to-digital converter, and the power supply is connected to servos, a controller and an analog-to-digital converter, characterized in that a movable cup is installed in the housing, in which the tool block is placed, and connected with the mechanism lateral movement through a ball screw transmission, and the tool holder is fixed with the possibility of swinging in a vertical plane on the axis and is connected with the servomotor of the transmission mechanism, interacting m with him, through the gear and crankshaft.