RU1779542C - Роторный зубодолбежный станок с ЧПУ - Google Patents

Abstract

Использование: проектирование роторных зубодолбежных станков с ЧПУ. Станок содержит п ть электродвигателей (1, 9, 11, 15, 18), устройство ЧПУ, блок управлени , п ть счетчиков, п ть блоков передаточных отношений, п ть блоков элементов И, три блока фазовых дискриминаторов, п ть блоков ключей, четыре блока усилителей мощности , три блока сумматоров, три блока ИАП и четыре импульсных измерительных преобразовател  (19, 26, 44, 46). 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к области станкостроени  и может быть использовано при проектировании роторных зубодолбежных станков с числовым программным управлением .

Цель изобретени  - повышение точности зубообработки за счет уменьшени  динамического действи  ротора на систему СПИД.

На фиг. 1 приведена схема приводов роторного зубодолбежного станка с ЧПУ; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - блок-схема задающих координат устройства дл  син- хронизации приводов; на фиг. 4 - блок-схема ведомых координат.

Станок содержит электродвигатель 1, управл емый от устройства ЧПУ 2 через блок управлени  3, кинематически св занный посредством черв чной передачи 4 с ротором 5, смонтированным на колонне 6.

На роторе 5 равномерно по окружности смонтированы инструментальные суппорты 7 (на фиг. 2 показано три инструментальных суппорта). В каждом инструментальном суппорте 7 смонтирован шпиндель 8, несущий зуборезный долб к,

Привод поступательно-возвратного движени  шпиндел  8 осуществл етс  от электродвигател  9, кинематически св занного с кулисным механизмом 10 шпиндел . Привод вращательного движени  шпиндел  осуществл етс  от электродвигател  11.

Колонна 6 установлена на станине 12. На станине 12 смонтированы круговые направл ющие 13, на которых установлены с возможностью движени  круговые столы 14 в количестве, равном количеству инструментальных суппортов 7. Привод каждого кругового стола 14 осуществл етс  от отдельного электродвигател  15 через зубчатую передачу 16.

На круговых столах 14 смонтированы делительные столы 17, получающие круговую подачу от кинематически св занных с ними электродвигателей 18.

Ротор 5  вл етс  задающей координатой устройства дл  синхронизации круговых столов 14с ротором на этапах позиционировани  столов. Шпиндели 8  вл ютс  задаюсл

с

ч

vj

О СЛ

Ю

щими координатами устройства дл  синхронизации делительных столов 17с соответствующими шпиндел ми. На этапах врезани  ротор 5 и шпиндели 8 одновременно  вл ютс  задающими координатами дл  круговых столов 14. Устройство синхронизации выполнено по схеме задающа -ведома  координаты в виде каналов синхронизации.

Количество каналов синхронизации ротор-круговые столы равно количеству круговых столов (на фиг. 3 и 4 показано три канала). Эти каналы содержат общий импульсный измерительный преобразователь 19, кинематически св занный посредством зубчатой передачи с ротором 5 и соединенный со счетчиком 20, оснащенном блоком передаточных отношений 21. Выход счетчика 20 соединен с импульсно-аналоговым преобразователем 22 и через блок элементов И 23 - с первыми входами блока фазовых дискриминаторов 24, количество которых равно количеству круговых столов 14. Вторые входы блока фазовых дискриминаторов 24 соединены с выходами блока счетчиков 25, соединенных своими входами с импульсными измерительными преобразовател ми 26, установленными по одному иа круговых столах 14.

С блоком счетчиков 25 соединены параллельно через два блока элементов И 27 и 28 два общих блока передаточных отношений 29 и 30.

Выходы блока фазовых дискриминаторов 24 через блок импульсно- аналоговых преобразователей 31 соединены со вторыми входами блока суммирующих усилителей 32. Первые входы блока суммирующих усилителей 32 соединены через блок ключей 33 с импульсно-аналоговым преобразователем 22.

Выходы блока суммирующих усилителей 32 через блок ключей 34 и блок усилителей мощности 35 соединен с электродвигател ми 15 привода соответствующего кругового стола 14.

Электродвигатели 11 приводов вращательного движени  шпинделей 8 управл ютс  от вход щего в устройство ЧПУ 2 общего блока управлени , соединенного с первыми входами блока суммирующих усилителей 36, выходы которых через усилители мощности 37 соединены с соответствующими электродвигател ми

Каналы коррекции приводов шпинделей 8 содержат генератор эталонных импульсов 38, соединенный со счетчиком 39, с которым соединен блок передаточных отношений 40. Выход счетчика 39 соединен с первыми входами блока фазовых дискриминаторов 41, количество которых равно количеству шпинделей. Вторые входы блока этих дискриминаторов соединены с выходами блока счетчиков 42, с которыми соединен общий блок передаточных отношений 43. Входы

блока счетчиков 42 соединены с соответствующими импульсными измерительными преобразовател ми 44, установленными по одному на каждом шпинделе 8. Выходы блока фазовых дискриминаторов 41 через блок

импульсно-аналоговых преобразователей 45 соединены с первыми входами блока суммирующих усилителей 36.

Каналы синхронизации шпиндели-де- лительные столы содержат импульсные измерительные преобразователи 46, установленные на делительных столах 17 и соединенные с блоком счетчиков 47. с которыми соединен общий блок передаточных отношений 48. Выходы блока счетчиков 47

соединены с первыми входами блока фазовых дискриминаторов 49. Вторые входы этого блока фазовых дискриминаторов соединены с выходами блока счетчиков 42, а выходы - через блок импульсно-аналоговых преобразователей 50 с вторыми входами блока суммирующих усилителей 51. Первые входы блока суммирующих усилителей 51 соединены с импульсно-аналоговым преобразователем 52, вход которого соедипен с выходом генератора эталонных импульсов 38, Выходы блока суммирующих усилителей 51 через блок ключей 53 и блок усилителей мощности 54 соединены с электродвигател ми 18 соответствующих делительных столов 17.

Каналы синхронизации шпиндели - круговые столы, работающие на этапах врезани , включают импульсно-аналоговый преобразователь 55, вход которого соедиыен с генератором эталонных импульсов 38, а выход - через блок ключей 56 с первыми входами суммирующих усилителей 32. Эти каналы содержат также блок элементов И 57, первые входы которых соединены с соответствующими счетчиками блока счетчиков 42, а выходы - с первыми входами блока сумматоров 58, и блок элементов I/I 59, первые входы которых соединены со счетчиком 20, а внходы - с вторыми входами блока

сумматоров 58. Выходы блока сумматоров 58 соединены с первыми входами блока фазовых дискриминаторов 24

В качестве электродвигателей 11, 15, 18 используютс  высокомоментные машины посто нного тока, позвол ющие бесступенчато регулировать круювую частоту при настройке на режим работы.

По циклу работы станка ротор 5 вращаетс  непрерывно.Управление круговой частотой электродвигател  1 привода ротора осуществл етс  от устройства ЧПУ 2.

Электродвигатели 11 приводов шпинделей 8,  вл ющихс  задающими координатами , управл ютс  от устройства ЧПУ 2. Однако, дл  обеспечени  симметрии работы функционально св занных пар шпиндель-делительный стол и шпиндель - круговой стол, круговые подачи шпинделей синхронизируютс  относительно генерато- ра эталонных импульсов 38 посредством коррекции сигналов управлени  электродвигателей 11.

Кругова  частота вращени  электродвигателей 15 и 18 ведомых координат, т.е. кру- говых столов 14 и делительных столов 17 устанавливаетс  соответственно дл  круговых столов на этапах позиционировани  синхронно с ротором посредством импуль- сно-аналогового преобразовател  55, а дл  делительных.столов 17 на этапах профилировани  посредством импульсно-аналого- вого преобразовател  52.

Передаточное отношение функциональных св зей ротор-круговые столы (этап позиционировани ) устанавливаетс  посредством блоков передаточных отношений 21 и 29 в виде коэффициентов, определ ющих равенство круговых частот ротора и круговых столов, Аналогично блоками пере- даточных отношений 43 и 48 (этап профилировани ) устанавливаетс  соотношение круговых частот в виде коэффициентов функционально св занных пар шпиндель-делительный стол. На этапах врезани  круговые столы (ведомые координаты) одновременно функционально св заны с ротором и с соответствующими шпиндел ми. Поэтому дл  этого этапа на ведомой координате дл  установки передаточного отношени  исполь- зуетс  блок 30.

Циклы обработки зубчатых колес на каждом из делительных столов одинаковы, но смещены во времени на величину, равную времени поворота ротора 5 в движении Вт на угол 2 тг/К, где К -число делительных столов, равное в примере трем.

На фиг, 2 приведено положение, когда круговой стол 14, несущий делительный стол 17 находитс  в исходном положении относительно инструментального суппорта 7 на позиции загрузки-выгрузки; котора  осуществл етс , например, промышленным роботом.

В следующем по направлению враще- ни  ротора положении исполнительных органов 7, 14, 17 происходит профилирование зубчатого колеса. А в положении третьих исполнительных органов 7, 14, 17 профилирование закончено и осуществл етс  вывод долб ка из зоны зацеплени .

Однотипные каналы синхронизации исполнительных органов работают одинаково , но со смещением по времени в соответствии с программой работы станка. Поэтому ниже рассматриваетс  цикл взаимодействи  исполнительных органов в одном положении.

Станок работает следующим образом.

При включении электродвигател  1 получает вращение Вт ротор 5 с посто нной круговой частотой, причем цикл обработки колеса осуществл етс  за один оборот ротора .

Одновременно по программе включаетс  электродвигатель 9 привода поступательно-возвратного движени  Па шпиндел  8. Затем включаетс  генератор эталонных импульсов 38. Этот генератор запускает мм- пульсно-аналоговые преобразователи 52 и 55.

После выполнени  установки заготовки (операци  загрузки-выгрузки по программе может быть задана временем, в течение которого круговой стол неподвижен) по программе от устройства ЧПУ 2 через блок суммирующих усилителей 36 и блок усилителей мощности 37 включаютс  электродвигатели 11, сообщающие круговую подачу Вз шпиндел м 8. Одновременно на управл ющий вход блока ключей 34 подаетс  управл ющий сигнал Кс, включающий соответствующий канал синхрониза ции шпиндель-продольный стол, а на управл ющий вход блока ключей 56, на управл ющие входы блоков элементов И 28, И 57, И 59 управл ющий сигнал Вр. В результате с выхода импульсно-аналогового преобразовател  55 через открытый по управл ющему входу соответствующий ключ блока ключей 56 на первый вход соответствующего суммирующего усилител  блока суммирующих усилителей 32 поступает аналоговый сигнал , который после прохождени  блока ключей 34 и блока усилителей мощности 35 сообщаетс  электродвигателю 15, сообщающему круговому столу 14 движение П4.

Согласованными движени ми Вз шпиндел  8 и Щ кругового стола 14 осуществл етс  касательное врезание долб ка на высоту зуба обрабатываемого колеса, Одновременно осуществл етс  коррекци  движени  П4 кругового стола. С началом движений Вз и Пз импульсные измерительные преобразователи 19, 26,44 вырабатывают высокочастотные сигналы, пропорциональные действительным скорост м соответственно ротора, кругового стола и шпиндел . Эти сигналы поступают

соответственно в блоки счетчиков 20, 25, 42 с выходов которых снимаютс  сигналы, соответствующие заданным посредством блоков передаточных отношений 21, 30, 43 передаточному отношению согласованных движений Вз и ГМ. Сигналы со счетчика 20 и с блока счетчиков 42 через открытые по управл ющим входам элементы И 57, 59 поступают в блок сумматоров 58, где происходит их сложение. Результирующий импульсный сигнал с выхода блока сумматоров 58 поступает на первый вход блока фазовых дискриминаторов 24, на второй вход которого поступает сигнал с блока счетчиков 25.

В блоке фазовых дискриминаторов 24 происходит сравнение суммарного сигнала задающих координат (ротора 5 и шпиндел  6) с сигналом ведомой координаты. В итоге на выходе блока фазовых дискриминаторов образуетс  корректирующий сигнал, который после преобразовани  в аналоговую форму в блоке импульсно-аналоговых преобразователей 31 поступает на вторые входы блока суммирующих усилителей 32, где происходит коррекци  сигнала управлени  электродвигателем ведомой координаты.

Этап врезани  прекращаетс  при совпадении оси 59 делительного стола 17с плоскостью , проход щей через оси 60 и 61 соответственно инструментального суппорта 7 и ротора 5.

По программе продольный стол 14 переводитс  в режим позиционировани , а шпиндель 8 и включающийс  в работу делительный стол 17 на этап профилировани . Дл  этого по программе с соответствующих управл ющих входов блоков элементов И 28, 57, 59 и блока ключей 56 снимаетс  управл ющий сигнал Вр. Одновременно на соответствующие управл ющие входы блоков элементов И 23, 27 и блока ключей 33 подаетс  управл ющий сигнал Пз, а на управл ющий вход блока 53 управл ющий сигнал Пр.

В режиме позиционировани  на первый вход блока суммирующих усилителей 32 поступает аналоговый сигнал, пропорциональный подаче позиционировани  ПБ круговых столов 14, с импульсно-аналогово- го преобразовател  22, запускаемого сигналом со счетчика 20, соответствующим круговой частоте посто нно вращающегос  ротора 5. В итоге круговой стол 14 с движением П4 переключаетс  на подачу позиционировани  Пз, соответствующую заданному посредством блоков передаточных отношений 21 и 29 передаточному отношению согласованных движений ЕЙ и П5.

В режиме позиционировани  осуществл етс  коррекци  движени  Пб посредством сравнени  в блоке фазовых дискриминаторов 24 импульсных сигналов, поступающих

на его входы с блоков счетчиков 20 и 25, на выходах которых действуют сигналы, соответствующие передаточному отношению согласованных движений Bi и ПБ, установленному блоками 21 и 29.

0 На этапе профилировани  аналоговый сигнал с импульсно-аналогового преобразовател  52 поступает через первый вход блока суммирующих усилителей 51, открытый по управл ющему входу блок ключей 53 и

5 блок усилителей 54 на электродвигатель 18 делительного стола 17. В итоге делительному столу сообщаетс  движение Be круговой подачи.

Согласованные движени  Вз шпиндел 

0 8 и Be делительного стола 17, остающихс  относительно ротора неподвижными, в течение полного оборота делительного стола обеспечивают профилирование зубчатого колеса.

5 Одновременно с профилированием осуществл етс  коррекци  движени  Be делительного стола. С импульсных измерительных преобразователей 44 и 46, вырабатывающих высокочастотные сигналы, пропорциональ0 ные круговым частотам действительных значений Вз и Be, поступают через блоки счетчиков 42 и 47, где происходит их деление за счет установки передаточного отношени  на блоках, соответственно, 43 и 48,

5 на выходы блока фазовых дискриминаторов 49. С выхода фазовых дискриминаторов снимаетс  сигнал рассогласовани  движений ВЗ и В6 и после преобразовани  в аналоговую форму в блоке импульсно-аналоговых преоб0 разователей 50 поступает на второй вход блока суммирующих усилителей 51 дл  коррекции сигнала управлени  электродвигателем делительного стола.

Этап профилировани  прекоащаетс 

5 после синхронного перемеа1ени  ротора и KovroGoro стола в исходное дл  последнего положение. В этом положении по программе с блока ключей 34 снимаетс  управл ющий си. нал Кс, с блока ключей 53 0 управл ющий сигнал Пр и с блока элемента И 27 - управл ющий сигнал Па. Одновременно отключаетс  привод вращени  шпиндел  8 и долб к выводитс  в крайнее верхнее положение, В итоге круговой стол

5 14 останавливаетс  в положении исходном дл  последующего врезани , и происходит сн тие нарезанного колеса и установка следующей заготовки. За врем  операции загрузка-выгрузка ротор 5 переносит инструментальный суппорт 7 в исходное дл 

начала врезани  положение (фиг. 2), После чего цикл обработки повтор етс .

Этап профилировани  может также прекращатьс  в положении 7 (3) (фиг, 2). В этом случае с блока ключей 53 снимаетс  управл ющий сигнал Пр, а с блока ключей 33 и с блоков элементов И 23 и 27 сигнал Пз. Одновременно на соответствующие блоки подаетс  управл ющий сигнал Вр, В итоге круговой стол 14 со скоростью подачи вре- зани  уходит из зоны профилировани , опережа  ротор 5. В исходном дл  этапа врезани  положении продольный стол останавливаетс . В этом случае дл  операции загрузки-выгрузки увеличиваетс  период времени, на величину, соответствующую времени ротора из положени  7 (3) в исходное дл  этапа врезани  положение.

При работе станка цикл обработки осуществл етс  одновременно на всех дели- тельных столах. Коррекци  циклов между собой осуществл етс  за счет синхронизации круговых подач шпинделей 8 относительно высокочастотного сигнала, вырабатываемого генератором эталонного сигнала 38. Сигнал с этого генератора непрерывно поступает на счетчик 39. С выхода этого счетчика сигнал, соответствующий заданному значению круговой подачи шпинделей 8, устанавливаемому блоком передаточных отношений 40, поступает на первые входы фазовых дискриминаторов 41, на вторые входы которых с блока счетчиков 42 поступают аналогичные сигналы, соответствующие действительным значени м круговых подач шпинделей. На выходах фазовых дискриминаторов образуютс  сигналы ошибок, которые после преобразовани  в аналоговую форму в импульсно-аналого- вых преобразовател х 45 сообщаютс  на вторые входы блока суммирующих усилителей 36 дл  коррекции сигналов управлени  электродвигател ми шпинделей.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Роторный .зубодолбежный станок с ЧПУ, содержащий установленную на станине колонну, на которой расположены ротор с приводом и инструментальные суппорты, в которых смонтированы шпиндели с соответствующими приводами, смонтирован- ные на круговых столах делительные столы

   с приводами, и устройство дл  синхронизации круговых и делительных столов с ротором и шпиндел ми, включающее импульсно-аналоговый преобразователь, импульсные измерительные преобразователи , установленные по одному на роторе, шпиндел х, круговых и делительных столах, выход каждого импульсного измерительного преобразовател  подключен к входу соответствующего счетчика, выходы счетчиков, соединенных с импульсными измерительными преобразовател ми, установленными на шпиндел х, подключены к первым входам фазовых дискриминаторов, количество которых равно количеству круговых столов, а выходы счетчиков, которые соединены с импульсными измерительными преобразовател ми , установленными на круговых столах , подключены к вторым входам фазовых дискриминаторов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности зубообра- ботки за счет уменьшени  динамического действи  ротора на систему СПИД, на станине станка смонтированы круговые направл ющие , на которые установлены круговые столы, а устройство дл  синхронизации круговых и делительных столов с ротором и шпиндел ми, снабжено двум  блоками элементов И, в каждом из которых количество элементов И равно количеству круговых столов, и блоком сумматоров, количество сумматоров в котором соответствует количеству круговых столов, вход импульсно-аналотового преобразовател  соединен с выходом счетчика, св занного через импульсный измерительный преобразователь с ротором, первые входы первого блока элементов И соединены с соответствующими выходами блока счетчиков, св занных через импульсные измерительные преобразователи со шпиндел ми, а выходы первого блока элементов И соединены с первыми входами блока сумматоров, первые входы второго блока элементов И объединены и соединены с выходом счетчика, соединенного через импульсный измерительный преобразователь с ротором, а выходы второго блока элементов И соединены с вторыми входами блока сумматоров, выходы блока сумматоров соединены с первыми входами блока фазовых дискриминаторов.

   0,

   /3

   7(/;

   тп

   т Фи2.2

   . I & dl dz 35

   47/fjl | 1 I I

   rjJ M J№p p

   Ч f у

   Г Щ g

   Г

   i

   I

   3 ® JJA И Э @

   ТТЛ . li Т

   p Jsi/f

   Ф Ф Ф

   аг дз

   Редактор

   Составитель А. Голембиевский

   Техред М.МоргенталКорректор С. Пекарь

   .

   г

   Фиг. 4