RU1773684C

RU1773684C - Device for tuning drilling-milling-boring machines with digital automatic control

Info

Publication number: RU1773684C
Application number: SU904875695A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Владимирович Безруков; Евгений Васильевич Бируля; Александр Сергеевич Захаревский; Михаил Владимирович Медведников
Original assignee: Ленинградский Кораблестроительный Институт
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Использование: металлообработка, размерна настройка станков с ЧПУ и измерени на станках с ЧПУ. Сущность: устройство содержит центрирующий элемент в виде подшипника 2 с запрессованной в отверстие втулкой 3, оправку в виде стакана 9 дл if 6 5 7 89 ориентации подшипника соосно со шпинделем станка, пружину 5 креплени подшипника нежестко дл возможности радиального перемещени при его центрировании со шпинделем. В качестве аттеста- ционной поверхности использована наружна цилиндрическа поверхность подшипника 2. Подшипник 2 установлен на станине. Сначала при помощи оправки аттестационна поверхность подшипника центрируетс со шпинделем станка, причем координаты оси шпиндел известны. Затем аттестуемым датчиком измер ют положение оси аттестационной .поверхности подшипника и диаметр. По результатам измерений наход т искомые поправки на эксцентриситет центра шара относительно оси шпиндел станка, на радиус шара, на перебег шпиндел при измерени х. 1 ил. 89 00 с VI VJ СА О 00 -NUsage: metalworking, dimensional adjustment of CNC machines and measurements on CNC machines. SUBSTANCE: device comprises a centering element in the form of a bearing 2 with a sleeve 3 pressed into the hole, a mandrel in the form of a cup 9 for if 6 5 7 89 bearing orientation coaxially with the machine spindle, the bearing fastening spring 5 is not rigid to allow radial movement when centered with the spindle. The external cylindrical surface of the bearing 2 was used as a certification surface. The bearing 2 is mounted on a bed. First, with the aid of a mandrel, the bearing certification surface is centered with the machine spindle, the coordinates of the axis of the spindle being known. Then, with the certified sensor, the axis position of the bearing certification surface and the diameter are measured. According to the measurement results, the desired corrections are found for the eccentricity of the center of the ball relative to the axis of the machine spindle, for the radius of the ball, for the overrun of the spindle during measurements. 1 ill. 89 00 s VI VJ CA O 00 -N

Description

Изобретение относитс к металлообработке , к размерной настройке станков с ЧПУ и измерени м на станке.The invention relates to metal working, to dimensional adjustment of CNC machines and to measurements on the machine.

В последнее дес тилетие на станках с ЧПУ дл настройки и дл измерени заготовки стали примен тьс датчики контакта (индикаторы контакта, контактные головки) (ДК). ДК примен ютс также дл измерени вылета и радиуса инструмента, Перед каждым использованием ДК необходима его ат- тестаци , целью которой вл етс определение поправок на радиус шара щупа , эксцентриситет центра шара относительно оси шпиндел станка и перебег шпиндел при измерении.Over the past decade, contact sensors (contact indicators, contact heads) (DC) have been used on CNC machines to adjust and measure workpieces. DKs are also used to measure the reach and radius of the tool. Before each use of the DK, it is necessary to test it, the purpose of which is to determine the corrections for the radius of the probe ball, the eccentricity of the center of the ball relative to the axis of the machine spindle, and the spindle overrun during measurement.

Традиционное устройство дл аггеста- ции ДК (Users Handbook MP1, МРЗ иМР4 Probes Renlshaw Electrical Ltd. New Mills, p.14-17, England) состоит из двух частей, устанавливаемых на стол станка: перва часть - это специальна заготовка с отверстием , которое растачивают при известном положении оси шпиндел и затем измер ют положение оси расточенного отверсти ; втора часть - это кольцо с точным отверстием , диаметр которого известен по аттестации . На основании известных и измеренных положени х оси шпиндел при растачивании отверсти в специальной заготовке и диаметра отверсти кольца определ ют расчетом искомые поправки.The traditional device for agglomeration of DCs (Users Handbook MP1, MP3 and MP4 Probes Renlshaw Electrical Ltd. New Mills, p.14-17, England) consists of two parts mounted on the machine table: the first part is a special workpiece with a hole that boring at a known position of the axis of the spindle and then measuring the position of the axis of the bore hole; the second part is a ring with a precise hole, the diameter of which is known by certification. Based on the known and measured positions of the axis of the spindle, when drilling a hole in a special workpiece and the diameter of the ring hole, the desired corrections are determined by calculation.

Недостатками этого устройства вл ютс большие габаритные размеры устройства , занимающего большое пространство в рабочей зоне станка; низка точность аттестации из-за неуправл емой шероховатости поверхности отверсти заготовки при его растачивании, низка надежность из-за образующейс при обработке и оседающей на аттестационной поверхности стружки; высока трудоемкости обработки отверсти и аттестации ДК,The disadvantages of this device are the large overall dimensions of the device, which occupies a large space in the working area of the machine; the accuracy of certification is low due to uncontrolled roughness of the surface of the billet hole when it is boring, low reliability due to the chips formed during processing and deposited on the certification surface; the high complexity of hole processing and certification of a recreation center,

Наиболее близким к за вл емому вл етс техническое решение по авт.св.СССР № 1521562, кл. В 23 Q 15/00, 1989 (прототип ), согласно которому аттестаци ДК производитс без растачивани отверсти в заготовке. Устройство дл аттестации содержит аттестационную меру в виде кольца с калиброванным отверстием,закрепленного нежестко в корпусе устройства с возможностью перемещени кольца под действием оправки и возможностью сохранени достигнутого положени . Другим элементом устройства вл етс упом нута оправка, устанавливаема перед проведением аттестации в шпиндель станка и используема дл ориентации аттестационной меры соос- но со шпинделем станка.Closest to the claimed is a technical solution according to the author of St. USSR no 1521562, class. In 23 Q 15/00, 1989 (prototype), according to which certification of a DC is performed without boring a hole in a workpiece. The device for certification contains a certification measure in the form of a ring with a calibrated hole, fixed non-rigidly in the device body with the ability to move the ring under the action of the mandrel and the ability to maintain the achieved position. Another element of the device is said mandrel, which is inserted before attestation into the machine spindle and is used to orient the attestation measure in alignment with the machine spindle.

Устройство дл аттестации работает следующим образом.The device for certification works as follows.

Сначала при помощи оправки, установленной в шпиндель станка,. аттестационное кольцо центрируют со шпинделем станка, причем координаты оси шпиндел известны . Затем вместо оправки в шпиндель устанавливают аттестуемый датчик и измер ютFirst, using a mandrel installed in the machine spindle. the certification ring is centered with the machine spindle, and the coordinates of the axis of the spindle are known. Then, instead of the mandrel, a certified sensor is installed in the spindle and measured

0 им положение оси аттестационной поверхности кольца и диаметр калиброванного отверсти . По результатам измерений наход т искомые поправки на эксцентриситет центра шара относительно оси шпиндел станка,0 him the position of the axis of the certification surface of the ring and the diameter of the calibrated hole. According to the measurement results, the desired corrections are found for the eccentricity of the center of the ball relative to the axis of the machine spindle,

5 на радиус шара шупа, на перебег шпиндел при измерени х.5 on the radius of the ball of the probe, on the overrun of the spindle during measurements.

Недостатком этого устройства вл етс большие габаритные размеры и масса..Особенно большими оказываютс размеры уст0 ройства дл аттестации ДК с крестообразным шупом. Крестообразный шуп необходим дл контрол размеров деталей и заготовок, имеющих уступы, ступени , ниши. Диаметр калиброванногоThe disadvantage of this device is the large overall dimensions and weight. Particularly large are the dimensions of the device for certification of DC with a cross-shaped probe. A cross-shaped probe is necessary to control the dimensions of parts and workpieces having ledges, steps, and niches. Calibrated diameter

5 отверсти кольца должен быть несколько больше размера А крестообразного шупа, например на 20...30 мм, дл размещени кольца в корпусе устройства наружный диаметр кольца необходимо назначать на5 holes of the ring should be slightly larger than the size A of the cross-shaped probe, for example by 20 ... 30 mm, to place the ring in the device case, the outer diameter of the ring must be assigned to

0 40...50 мм больше диаметра отверсти , габаритный размер корпуса устройства, в котором установлено кольцо, еще на 50...100 мм больше, и таким образом, дл аттестации крестообразного шупа с размером А 1000 40 ... 50 mm more than the diameter of the hole, the overall size of the case of the device in which the ring is installed is another 50 ... 100 mm larger, and thus, for certification of the cross-shaped probe with size A 100

5 мм габаритный размер корпуса оказываетс равным 300.„400 мм. Устройство занимает большое пространство в зоне резани станка .The 5 mm overall dimension of the case is 300. “400 mm. The device occupies a large space in the cutting zone of the machine.

Другой недостаток прототипа состоит вAnother disadvantage of the prototype is

0 возможности сдвига аттестационного кольца в нежелательном, тангенциальном направлении под действием тангенциальной силы трени , возникающей в контакте кольца с вращающейс оправкой в процессе0 the possibility of shifting the certification ring in an undesirable tangential direction under the influence of the tangential frictional force arising in the contact of the ring with a rotating mandrel during

5 ориентации кольца. Такой сдвиг вносит погрешность в положение кольца, а следовательно , снижает точность и надежность аттестации ДК.5 orientation rings. Such a shift introduces an error in the position of the ring, and therefore, reduces the accuracy and reliability of certification of a recreation center.

Целью изобретени вл етс уменьше0 ние габаритных размеров и массы устройства , а также повышение точности настройки. Цель достигаетс тем, что в устройстве, содержащем центрирующий элемент с аттестационной поверхностью в виде цилиндри5 ческого отверсти , закрепленный в устройстве при помощи пружины нежестко с возможностью ее перемещени при центровке со шпинделем станка, а также содержащем оправку дл центрировани меры со шпинделем станка, согласно изобретению в качестве центрирующего элемента использован шариковый радиальный подшипник, надетый с радиальным зазором на стержень , закрепленный на столе станка, аттестационной поверхностью служит наружна цилиндрическа поверхность наружного кольца подшипника, а оправка дл центровки меры имеет форму стакана, отверстие которого входит в контакте аттестационной поверхностью в процессе ее ориентации.The aim of the invention is to reduce the overall dimensions and weight of the device, as well as to increase the accuracy of tuning. The goal is achieved in that in a device containing a centering element with a certification surface in the form of a cylindrical hole, fixed in the device by means of a spring non-rigidly with the possibility of its movement when centered with the machine spindle, and also containing a mandrel for centering measures with the machine spindle according to the invention as a centering element, a ball radial bearing is used, worn with a radial clearance on the rod, mounted on the machine table, serves as a certification surface the outer cylindrical surface of the outer ring of the bearing, and the mandrel for centering the measure has the shape of a cup, the opening of which enters the contact of the certification surface in the process of its orientation.

Выполнение аттестационной поверхности центрирующего элемента в виде наружной цилиндрической поверхности обеспечивает независимость размеров меры от размеров и конструкции шупа, благодар чему в несколько раз уменьшаетс габаритный размер устройства и освобождаетс пространство в зоне резани , экономитс металл, используемый дл изготовлени устройства, упрощаетс конструкци устройства, поскольку центрирующий элемент надеваетс на стержень, и необходимость в корпусе устройства устран етс , достигаетс универсальность устройства , что позвол ет обслужить ДК любого размера.The execution of the certification surface of the centering element in the form of an outer cylindrical surface ensures the independence of the size of the measure from the dimensions and design of the probe, due to which the overall size of the device is reduced several times and the space in the cutting zone is freed up, the metal used to manufacture the device is saved, the design of the device is simplified, since the centering the element is put on the rod, and the need for the device case is eliminated, the universality of the device is achieved which allows serving DCs of any size.

Выполнение центрирующего элемента в виде подшипника позвол ет устранить тангенциальную силу трени в контакте ориентирующей и аттестационной поверхностей , а следовательно, исключить возможность нежелательного сдвига центрирующего элемента в тангенциальном направлении под действием силы трени в процессе его ориентации, вследствие этого повышаютс точность аттестации ДК и настройка станка.The implementation of the centering element in the form of a bearing allows one to eliminate the tangential friction force in the contact of the orienting and certification surfaces, and therefore, to exclude the possibility of an undesirable shift of the centering element in the tangential direction under the influence of the friction force during its orientation, as a result, the accuracy of DC certification and machine setting are increased.

За вл ема совокупность признаков позволила получить новые свойства, а именно обеспечить независимость размеров меры от размера шупа и отсутствие силы трени в контакте аттестационной и ориентирующей поверхностей, это позвол ет сделать вывод о соответствии за вл емого устройства критерию существенные отличи .The claimed combination of features made it possible to obtain new properties, namely, to ensure the independence of the size of the measure from the size of the probe and the lack of friction in the contact of the certification and orienting surfaces, this allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of significant differences.

Пример конкретной конструкции предлагаемого устройства показан на чертеже.An example of a specific design of the proposed device is shown in the drawing.

Устройство дл аттестации ДК содержит стержень 1, имеющий с одной стороны резьбовой хвостовик с резьбой М20 дл креплени на столе станка. На стержень надет подшипник 2 шариковый радиальный однор дный с двум уплотнени ми, обозначение 180105 по ГОСТ 8882-75, класс точности 2 по ГОСТ 520-89, группа зазора 6 по ГОСТ 24810-81; диаметр отверсти подшипника 25 мм, диаметр наружного кольца подшипника 47 мм. Наружна цилиндрическа поверхность наружного кольца подшипника служит аттестационной поверхностью . Дл устранени радиального зазора в подшипнике в отверстие подшипника за- 5 прессована стальна втулка 3 с толщиной стенки 4 мм. Внутреннее кольцо подшипника торцом прижато к торцу уступа стержн шайбой 4, котора поджата пружиной 5, расположенной в гильзе 6 и прикрытой крыш- 10 кой 7. Наличие, пружины в устройстве обеспечивает нежесткость креплени подшипника и возможность его смешени под действием оправки. Сила трени между торцом внутреннего кольца и торцом уступа 15 стержн достаточна, чтобы сохранить достигнутое положение подшипника дл измерени . Усилие прижима, определ ющее силу трени по торцам кольца и уступа, регулируетс гайкой 8. Оправка 9 выполнена вThe DC certification device comprises a shaft 1 having, on one side, a threaded shank with M20 thread for mounting on a machine table. A radial single-row ball bearing 2 with two seals is put on the rod, designation 180105 according to GOST 8882-75, accuracy class 2 according to GOST 520-89, clearance group 6 according to GOST 24810-81; the diameter of the bearing bore is 25 mm, the diameter of the outer ring of the bearing is 47 mm. The outer cylindrical surface of the outer ring of the bearing serves as a certification surface. To eliminate the radial clearance in the bearing, a steel sleeve 3 with a wall thickness of 4 mm was pressed into the bearing bore 5. The inner ring of the bearing is pressed against the end of the ledge by a washer 4, which is pressed by a spring 5 located in the sleeve 6 and covered by a cover 7. The presence of a spring in the device ensures non-rigid mounting of the bearing and the possibility of its mixing under the action of the mandrel. The friction force between the end face of the inner ring and the end face of the shoulder 15 of the rod is sufficient to maintain the achieved bearing position for measurement. The clamping force, which determines the friction force at the ends of the ring and the ledge, is regulated by nut 8. The mandrel 9 is made in

0 виде стакана и имеет стандартный хвостовик дл креплени в шпинделе станка, Ориентирующей поверхностью оправки, котора находитс в контакте с аттестационной поверхностью подшипника в процес5 се ориентации последнего, служит поверхность буртика диаметром 47,5 мм. Как видно, диаметр ориентирующей поверхности оправки на 0,50 мм больше диаметра аттестационной поверхности подшипника.0 in the form of a cup and has a standard shank for fastening in the machine spindle. The orienting surface of the mandrel, which is in contact with the certification surface of the bearing during orientation of the latter, is the bead surface with a diameter of 47.5 mm. As you can see, the diameter of the orienting surface of the mandrel is 0.50 mm larger than the diameter of the certification surface of the bearing.

0 Устройство аттестации работает следующим образом.0 The certification device works as follows.

Оправка 9 устанавливаетс в шпиндель станка, шпиндель приводитс во вращение с частотой 200 об/мин и перемещаетс The mandrel 9 is installed in the spindle of the machine, the spindle is rotated at a frequency of 200 rpm and moves

5 вдоль оси навстречу к подшипнику 2. Дл экономии времени шпиндель сначала перемещают на ускоренной подаче 500 мм/мин, а на участке подвода подачу уменьшают до 1000 мм/мин, Продольное перемещение5 along the axis towards the bearing 2. To save time, the spindle is first moved at an accelerated feed of 500 mm / min, and in the supply section, the feed is reduced to 1000 mm / min, Longitudinal movement

0 шпиндел заканчиваетс по достижении им положени , при котором подшипник 2 оказываетс внутри ориентирующей поверхности оправки 9. На этом завершаетс предварительное центрирование аттеста5 ционной поверхности подшипника 2 со шпинделем. Достигнутое положение шпиндел вл етс исходным дл этапа точного центрировани подшипника 2 со шпинделем . Дл точного центрировани вращаю0 щийс шпиндель перемещают в плоскости, перпендикул рной оси шпиндел , с подачей 20 мм/мин на рассто ние, равное зазору между подшипником и ориентирующей поверхностью оправки 9, т.е. на 0 5 мм. ЗатемThe spindle 0 ends when it reaches the position where the bearing 2 is inside the orienting surface of the mandrel 9. This completes the preliminary centering of the certification surface of the bearing 2 with the spindle. The achieved position of the spindle is the starting point for the exact centering of the bearing 2 with the spindle. For accurate centering, the rotating spindle is moved in a plane perpendicular to the axis of the spindle with a feed of 20 mm / min at a distance equal to the clearance between the bearing and the orienting surface of the mandrel 9, i.e. by 0 5 mm. Then

5 шпиндель с вращающейс оправкой 9 перемещают в плоскости, перпендикул рной оси вращени , к исходному положению по спирали Архимеда с шагом 0,05 мм и окружной подачей 20 мм/мин. Подшипник 2 перемещаетс вслед за оправкой, а гонка оси аттестационной поверхности подшипника 25, a spindle with a rotating mandrel 9 is moved in a plane perpendicular to the axis of rotation to its initial position in the Archimedes spiral with a step of 0.05 mm and a peripheral feed of 20 mm / min. The bearing 2 moves after the mandrel, and the race axis of the certification surface of the bearing 2

описывает спираль с центром, лежащим на оси исходного положени шпиндел . По завершении 20 витков центрирование заканчиваетс : подшипник 2 оказываетс в положении, совпадающем с исходным положением шпиндел с известными координатами его оси.describes a spiral with a center lying on the axis of the initial position of the spindle. At the end of 20 turns, the centering is completed: the bearing 2 is in a position that coincides with the initial position of the spindle with the known coordinates of its axis.

Чем больше шаг h спирали и чем меньше погрешность установки олравки в виде эксцентриситета к ориентирующей поверхности оправки относительно оси шпиндел , тем меньше витков требуетс дл выполнени окончательного центрировани . Поскольку эксцентриситет ориентирующей поверхности при установке оправки в шпиндель вл етс случайной величиной и измен етс от нул до ЈМакс 0,03...0,05 мм, можно рассчитать число витков k спирали, достаточное дл выполнени окончательного центрировани ,как k 2 бмакс /п.The larger the pitch h of the spiral and the smaller the error in mounting the etching in the form of an eccentricity to the orienting surface of the mandrel relative to the axis of the spindle, the fewer turns are required to perform the final centering. Since the eccentricity of the orientation surface when installing the mandrel in the spindle is a random value and varies from zero to ЈMax 0.03 ... 0.05 mm, it is possible to calculate the number of turns k of the spiral sufficient to perform the final centering as k 2 bmax / p .

Шаг спирали Архимеда может быть выбран в диапазоне от 0,002 до 0,02 мм. С уменьшением шага повышаетс точность центрировани : погрешность совмещени оси аттестационной поверхности и оси шпиндел равна половине величины шага спирали Архимеда, С увеличением шага уменьшаетс врем центрировани , однако увеличиваетс погрешность.Archimedes spiral pitch can be selected in the range from 0.002 to 0.02 mm. With a decrease in the pitch, the centering accuracy increases: the error of alignment of the axis of the certification surface and the axis of the spindle is equal to half the pitch of the Archimedes spiral. With an increase in the pitch, the centering time decreases, but the error increases.

После окончательного центрировани шпиндель с оправкой 9 отвод т от подшипника 2, в шпиндель вместо оправки 9 устанавливают ДК и измер ют известное положение оси аттестационной поверхности подшипника 2 и его диаметр. По результатам измерений и известным значени м наход т искомые поправки на радиус шара щупа, эксцентриситет центра шара относительно оси шпиндел , перебег шпиндел при измерени х.After final alignment, the spindle with the mandrel 9 is retracted from the bearing 2, instead of the mandrel 9, a DC is installed in the spindle and a known position of the axis of the certification surface of the bearing 2 and its diameter are measured. According to the measurement results and known values, the required corrections are found for the radius of the ball of the probe, the eccentricity of the center of the ball relative to the axis of the spindle, the overrun of the spindle during measurements.

Габаритный размер той части за вл емого устройства, котора размещена на столе станка, равен 47 мм, причем этот размер не зависит от конструкции датчика и размера его щупа. Дл сравнени - габаритный размер устройства, выбранного за прототипThe overall size of the part of the claimed device, which is located on the machine table, is 47 mm, and this size does not depend on the design of the sensor and the size of its probe. For comparison, the overall size of the device selected for the prototype

и предназначенного дл аттестации датчика с некрестообразным щупом, равен 230 мм; а устройство-прототип дл аттестации датчика с крестообразным щупом имеет ещеand intended for certification of a sensor with a non-cross probe, equal to 230 mm; and the prototype device for certification of the sensor with a cross probe has

больший габарит - 300..400 мм;Масса за вл емого устройства 0,7 кг, масса устройства-прототипа 5...10 кг. Таким образом габаритные размеры и масса за вл емого устройства в 5.„10 раз меньше в сравненииa larger overall dimension is 300.400 mm; the weight of the claimed device is 0.7 kg, the mass of the prototype device is 5 ... 10 kg. Thus, the overall dimensions and weight of the claimed device is 5. “10 times smaller in comparison

0 с прототипом. Как видно из чертежа, у за вл емого устройства корпус отсутствует, бла- годар этому упрощена конструкци устройства. За вл емое устройство универсально , оно обслуживает датчики со щупом0 with the prototype. As can be seen from the drawing, the inventive device does not have a housing; due to this, the design of the device is simplified. The inventive device is universal, it serves sensors with a probe

5 любого размаха в отличие от устройства- прототипа, которое необходимо изготовл ть нескольких типоразмеров.5 of any size, unlike the prototype device, which needs to be manufactured in several sizes.

Использование подшипника в за вл емом устройстве исключает возможностьThe use of a bearing in an attachment eliminates the possibility of

0 возникновени тангенциальной силы трени в контакте аттестационной и ориентирующей поверхностей, что предотвращает нежелательный сдвиг центрирующего элемента в процессе аттестации, и благодар 0 the occurrence of tangential frictional force in the contact of the certification and orientation surfaces, which prevents an undesirable shift of the centering element during the certification process, and thanks to

5 этому повышаетс точность аттестации ДК и настройки станка.5, this improves the accuracy of certification of a recreation center and machine settings.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for adjusting a CNC boring milling machine containing a mandrel mounted in a spindle, a centering element with a cylindrical certification surface and a spring for fixing said centering element, characterized in that, in order to increase the adjustment accuracy and reduce dimensions, the mandrel is made in the form of a hollow cup, and the centering element is made in the form of a ball bearing with a sleeve pressed into the hole, the outer surface of which is att test and is designed to interact with the corresponding inner surface of the glass, in

5 the device also introduced a rod mounted on the machine table on which the ball bearing is located.