RU176991U1

RU176991U1 - ADAPTIVE INSTRUMENTAL MODULE

Info

Publication number: RU176991U1
Application number: RU2017133932U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Чепчуров; Денис Васильевич Дудукало; Ирина Александровна Тетерина
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2018-02-05

Abstract

Полезная модель относится к области станкостроения, в частности к металлообрабатывающему оборудованию.Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение ее эффективности за счет повышения качества обработки детали.Сущность полезной модели заключается в том, что адаптивный инструментальный модуль содержит корпус 1, подвижный стакан 3, соединенный с серводвигателем 10. Серводвигатель 10 соединен с устройством управления через сервопривод 18, управляемый контроллером 19, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования 23 и датчиком Холла 20, через усилитель и аналого-цифровой преобразователь 22, режущий инструмент, блок питания 24, соединенный с сервоприводами 17, 18, контроллером 19 и аналого-цифровым преобразователем 22. В подвижном стакане 3 непосредственно на валу 7 серводвигателя 6 установлена дисковая фреза с двумя диаметрально расположенными зубьями 9.The utility model relates to the field of machine tools, in particular to metalworking equipment. The objective of the invention is to increase its efficiency by improving the quality of the workpiece. The essence of the utility model is that the adaptive tool module contains a housing 1, a movable cup 3 connected to the servomotor 10. The servomotor 10 is connected to the control device through a servo drive 18 controlled by a controller 19 having feedback from the display device programming and 23 and a Hall sensor 20, through an amplifier and an analog-to-digital converter 22, a cutting tool, a power supply 24 connected to servos 17, 18, a controller 19 and an analog-to-digital converter 22. In the movable cup 3 directly on the shaft 7 of the servomotor 6, a disk mill with two diametrically spaced teeth 9 is installed.

Description

Полезная модель относится к области станкостроения, в частности к металлообрабатывающему оборудованию.The utility model 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» под ред. проф. В.К. Тепинкичиева, М. «Машиностроение», 1973, с. 195, рис. 159]. 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", ed. prof. VK. Tepinkichieva, M. "Engineering", 1973, p. 195, fig. 159]. 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, сложность изготовления и обслуживания, низкая точность изготовления деталей.The disadvantages of this caliper are the high cost, the complexity of manufacture and maintenance, low precision manufacturing of parts.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является адаптивный инструментальный модуль [Патент на полезную модель №139044, Российская Федерация, МПК В23В 1/00. Адаптивный инструментальный модуль / Тюрин А.В., Чепчуров М.С.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU); заявл. 12.11.2013; опубл. 10.04.2014 Бюл. №10]. Модуль содержит корпус с подвижным стаканом, соединенный с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, соединенную с серводвигателем, инструментальный блок с резцедержателем несущим резец (режущий инструмент), механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, соединенную с серводвигателем и устройством управления через сервопривод, управляемый контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, блок питания соединенный с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем, передаточный механизм качания резцедержателя.The closest technical solution, selected as a prototype, is an adaptive instrumental module [Utility Model Patent No. 139044, Russian Federation, IPC В23В 1/00. Adaptive instrumental module / Tyurin A.V., Chepchurov M.S .; Applicant and patent holder Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Belgorod State Technological University named after VG Shukhov" (RU); declared 11/12/2013; publ. 04/10/2014 Bull. No. 10]. The module comprises a housing with a movable cup connected to a transverse mechanism through a ball screw connected to a servomotor, a tool block with a tool holder carrying a cutter (cutting tool), a tool transverse mechanism that has a precision ball screw connected to a servomotor and a control device through a servo drive controlled by a controller having feedback with a display and programming device and a Hall sensor through efforts Spruce and analog-to-digital converter, a power supply connected to the servo controller and analog-to-digital converter, the transmission mechanism of the tool holder swing.

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: корпус с подвижным стаканом, в котором закреплен серводвигатель, соединенный с устройством управления через сервопривод, управляемый контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, блок питания соединенный с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем.The following features of the prototype coincide with the essential features of the utility model: a housing with a movable cup in which a servomotor is fixed, connected to a control device through a servo drive controlled by a controller that is feedback from a display and programming device and a Hall sensor, through an amplifier and an analog-to-digital converter , a power supply connected to servos, a controller and an analog-to-digital converter.

Недостатками прототипа является низкое качество обработки связанное с низкой жесткостью конструкции резцедержателя. Указанный недостаток вызван несовершенством конструкции резцедержателя имеющего возможность качения и соединенного с адаптирующим серводвигателем посредством передаточного механизма, имеющего низкую жесткость, что приводит к возникновению упругих отжатий в процессе обработки и ведет к снижению качества обработки.The disadvantages of the prototype is the low quality of processing associated with low rigidity of the design of the tool holder. This drawback is caused by the imperfection of the design of the tool holder with the possibility of rolling and connected to the adaptive servomotor by means of a transmission mechanism having low rigidity, which leads to the occurrence of elastic depressions during processing and leads to a decrease in the quality of processing.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение ее эффективности за счет повышение качества обработки детали.The task to which the utility model is directed is to increase its efficiency by improving the quality of part processing.

Это достигается тем, что адаптивный инструментальный модуль содержит корпус с подвижным стаканом, соединенный с серводвигателем. Серводвигатель соединен с устройством управления через сервопривод, управляемый контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, режущий инструмент, блок питания соединенный с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем. В предложенном решении в качестве режущего инструмента используется дисковая фреза с двумя диаметрально расположенными зубьями, установленная на выходном валу серводвигателя.This is achieved by the fact that the adaptive tool module comprises a housing with a movable cup connected to a servomotor. The servo motor is connected to the control device through a servo drive controlled by a controller having feedback with a display and programming device and a Hall sensor, through an amplifier and an analog-to-digital converter, a cutting tool, a power supply connected to the servos, a controller, and an analog-to-digital converter. In the proposed solution, a disk mill with two diametrically arranged teeth mounted on the output shaft of the servomotor is used as a cutting tool.

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, к которому прикреплено устройство управления 2, а также установлен подвижный стакан 3, с прикрепленным к нему кожухом 4. В подвижном стакане 3 закреплен, например, с помощью кронштейна 5, серводвигатель 6, который имеет выходной вал 7. Опорой выходного вала 7 служит, например игольчатый подшипник 8. В качестве режущего инструмента используется дисковая фреза с двумя диаметрально расположенными зубьями 9, установленная на выходном валу 7. Подвижный стакан 3 соединен с серводвигателем 10, например через гайку 11, винт 12 и муфту 13. Винт 12 установлен на радиально-упорном подшипнике 14 и зафиксирован от продольного смещения с помощью шайбы 15 и гайки 16. Серводвигатели (СД) 6 и 10 соединены с соответствующими каждому из них сервоприводом (СП) 17, 18. Сервоприводы 17 и 18 расположены в устройстве управления 2 и соединены с контроллером 19. Датчик Холла 20 соединен с устройством управления 2 через усилитель 21 и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 22. При этом датчик Холла 20, установлен на кабеле питания главного привода станка (условно не показан) и формирует аналоговый сигнал, который в последствии преобразуется в управляющий для серводвигателя 6. В свою очередь контроллер 19 соединен с устройством отображения и программирования (УОиП) 23. Сервоприводы 17, 18, контроллер 19, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 22 соединены с блоком питания (БП) 24.The adaptive tool module consists of a housing 1, to which a control device 2 is attached, and a movable cup 3 is installed, with a casing 4 attached to it. In the movable cup 3, for example, a servomotor 6, which has an output shaft 7, is mounted using a bracket 5 The support of the output shaft 7 is, for example, a needle bearing 8. As a cutting tool, a disk mill with two diametrically spaced teeth 9 is used, mounted on the output shaft 7. The movable cup 3 is connected to a servomotor 10, for example meter through nut 11, screw 12 and coupling 13. Screw 12 is mounted on an angular contact bearing 14 and is fixed against longitudinal displacement by a washer 15 and nut 16. Servomotors (SD) 6 and 10 are connected to each corresponding servo drive (SP) 17, 18. Servo drives 17 and 18 are located in the control device 2 and connected to the controller 19. The Hall sensor 20 is connected to the control device 2 through an amplifier 21 and an analog-to-digital converter (ADC) 22. At the same time, the Hall sensor 20 is installed on the power cable the main drive of the machine (not shown conditionally) and generates an analog signal, which is subsequently converted into a control signal for the servomotor 6. In turn, the controller 19 is connected to a display and programming device (UOiP) 23. Servos 17, 18, the controller 19, and an analog-to-digital converter (ADC) 22 are connected to power supply unit (PSU) 24.

Адаптивный инструментальный модуль работает следующим образом. Электрическое питание устройства управления 2, закрепленного на корпусе 1, обеспечивается включением блока питания 24.The adaptive tool module operates as follows. Electrical power to the control device 2, mounted on the housing 1, 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, формирующий управляющий сигнал для работы серводвигателя 10. Поперечное перемещение дисковой фрезы с двумя диаметрально расположенными зубьями 9, установленной на валу 7 серводвигателя 6, закрепленного с помощью кронштейна 5 в подвижном стакане 3 осуществляется с помощью винта 12, опорой которого служит радиально -упорный подшипник 14. Крутящий момент на винт 12 соединенный с гайкой 11 передает серводвигатель 10 посредством соединительной муфты 13. Фиксацию винта 12 в осевом положении обеспечивает шайба 15 с гайкой 16.From the controller 19, a control signal is supplied to the servo drive 18, forming a control signal for the operation of the servomotor 10. Transverse movement of the disk cutter with two diametrically spaced teeth 9 mounted on the shaft 7 of the servomotor 6, mounted with an arm 5 in the movable cup 3, is carried out using a screw 12 , which is supported by an angular contact bearing 14. Torque to the screw 12 connected to the nut 11 is transmitted by the servomotor 10 by means of a coupling 13. Fixing the screw 12 in the axial position It provides a washer 15 with a nut 16.

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 6. Серводвигатель 6 с закрепленным на нем кожухом 4 через вал 7 опорой которого служит игольчатый подшипник 8 передает вращающий момент фрезе с диаметрально расположенными зубьями 9.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 6. The servomotor 6 with the casing 4 fixed on it through the shaft 7 is supported by a needle bearing 8 which transmits torque to the milling cutter with a diametrical arrangement teeth 9.

Использование в качестве инструмента дисковой фрезы с двумя диаметрально расположенными зубьями позволяет организовать однонаправленное перемещение режущей кромки инструмента. При этом требуется меньшая скорость перемещения режущей кромки, что приводит к повышению качества обработки детали. Размещение фрезы непосредственно на валу привода позволяет исключить погрешность при передаче крутящего момента от вала электродвигателя к режущему инструменту влияющие на точность размеров и форму обрабатываемой поверхности, и тем самым также обеспечивать повышение качества обработки детали.The use of a disk mill with two diametrically spaced teeths as a tool makes it possible to organize unidirectional movement of the tool cutting edge. This requires a lower speed of movement of the cutting edge, which leads to an increase in the quality of the workpiece. The placement of the cutter directly on the drive shaft eliminates the error in the transmission of torque from the motor shaft to the cutting tool affecting the dimensional accuracy and shape of the surface being machined, and thereby also improve the quality of the workpiece.

Предлагаемая полезная модель позволяет за счет использования в качестве режущего инструмента дисковой фрезы с двумя диаметрально расположенными зубьями повысить качество обработки деталь, тем самым повысить эффективность работы модуля.The proposed utility model allows, due to the use of a disk cutter with two diametrically spaced teeth, as a cutting tool, to improve the quality of the workpiece, thereby increasing the efficiency of the module.

Claims

An adaptive tool module comprising a housing with a movable cup, in which a servomotor with an output shaft is fixed, connected to a control device through a servo drive controlled by a controller that is feedback from a display and programming device and a Hall sensor through an amplifier and an analog-to-digital converter, a cutting tool, and a power supply connected to servos, a controller and an analog-to-digital converter, characterized in that a disco is used as a cutting tool Single cutter with two diametrically spaced teeth mounted on the output shaft of the servomotor.