RU2009765C1 - Method for determining tool coordinates when machining cylindrical blanks - Google Patents

Method for determining tool coordinates when machining cylindrical blanks Download PDF

Info

Publication number
RU2009765C1
RU2009765C1 SU4918437A RU2009765C1 RU 2009765 C1 RU2009765 C1 RU 2009765C1 SU 4918437 A SU4918437 A SU 4918437A RU 2009765 C1 RU2009765 C1 RU 2009765C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
cutting
coordinate
oscillations
time
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Т. Манько
Original Assignee
Пензенский завод "Эра"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пензенский завод "Эра" filed Critical Пензенский завод "Эра"
Priority to SU4918437 priority Critical patent/RU2009765C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009765C1 publication Critical patent/RU2009765C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine tool manufacture. SUBSTANCE: tool is set in mechanical high-frequency and ultrasonic oscillations in the direction of the main cutting movement while machining a blank after the beginning of cutting. The oscillation amplitude is determined on condition of stability of the cutting process. Cutting time τ and linear velocity V of tool vibrations during time t are measured for each cycle of oscillations. This allows the tool coordinate Y in the part coordinate system to be determined from a formula Y=U·τ/2·Πn(T-2τ) where n is the number of blank revolutions. EFFECT: improved accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлорежущим станкам, преимущественно к способам их настройки, и может быть использовано при автоматизации настройки металлорежущих станков, например, токарной группы. The invention relates to metal cutting machines, mainly to methods for their adjustment, and can be used to automate the tuning of metal cutting machines, for example, a turning group.

Цель изобретения - повышение точности. The purpose of the invention is improving accuracy.

На фиг. 1 приведена схема процесса осуществления способа; на фиг. 2 - блок-схема устройства для реализации способа. Устройство содержит вибратор 1, установленный на суппорте станка, режущий инструмент 2, пьезоэлектрический датчик вибрации 3, измеритель 4 шума и вибрации, предназначенный для измерения линейной скорости V вибрационного движения инструмента за время τ, измеритель 5 временных интервалов, предназначенный для измерения текущего значения времени резания τ в каждом цикле колебаний инструмента, блок 6 коммутации, аналого-цифровой преобразователь 7 и блок 8 управления (микро-ЭВМ), подключенный к системе ЧПУ 9. In FIG. 1 shows a diagram of a process for implementing the method; in FIG. 2 is a block diagram of a device for implementing the method. The device comprises a vibrator 1 mounted on a machine support, a cutting tool 2, a piezoelectric vibration sensor 3, a noise and vibration meter 4, designed to measure the linear velocity V of the tool’s vibration during time τ, a 5 time interval meter, designed to measure the current value of the cutting time τ in each cycle of oscillations of the tool, switching unit 6, analog-to-digital converter 7 and control unit 8 (micro-computer) connected to the CNC system 9.

Второй вход блока 6 коммутации соединен с вторым выходом измерителя 4, второй вход которого соединен со вторым входом измерителя 5, выходом системы ЧПУ 9 и входом датчика 3. С блоком 8 управления соединены коммутатор 6, вибратор 1 и вход ЧПУ 9. The second input of the switching unit 6 is connected to the second output of the meter 4, the second input of which is connected to the second input of the meter 5, the output of the CNC system 9 and the input of the sensor 3. A switch 6, a vibrator 1, and the input of the CNC 9 are connected to the control unit 8.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Координата OY инструмента в направлении радиальной составляющей силы резания может быть представлена текущим значением радиуса обработки R. The tool coordinate OY in the direction of the radial component of the cutting force can be represented by the current value of the machining radius R.

Известно, что
R =

Figure 00000001
Figure 00000002
103мм , (1) где Vо тек - текущее значение линейной скорости обработанной поверхности;
n - число оборотов заготовки.It is known that
R =
Figure 00000001
Figure 00000002
10 3 mm, (1) where V о tech is the current value of the linear velocity of the treated surface;
n is the number of revolutions of the workpiece.

Текущее значение линейной Vо тек скорости обработанной заготовки определяют следующим образом.The current value of the linear V tech preform speed is determined as follows.

Колебания инструмента (фиг. 1) начинаются в некоторой точке O. При движении инструмента в направлении (+ ОZ) со скоростью V = + a ω cos ω t на участке EA образуется в процессе резания стружка 1 и в течение времени τ звенья образуют элемент пары инструмент-деталь. При этом каждая из множества точек участка ЕА проходит путь, равный длине резания в одном цикле колебаний
l= (V+Vo тек) τ (2)
При дальнейшем движении в направлении (- ОZ) происходит разрыв элемента пары. На расстоянии от точки А до точки Е стружка в течение времени безударного движения инструмента τ- = (Т-τ) не контактирует с передней поверхностью инструмента и точка А пройдет путь
l = Vо тек (Т -τ), (3)
при этом точа В переместится в первоначальное положение точки Е, а точка D соответственно - в положение А.
Oscillations of the tool (Fig. 1) begin at some point O. When the tool moves in the (+ OZ) direction with a speed of V = + a ω cos ω t in the EA segment, chip 1 is formed during cutting and during the time τ the links form an element of the pair tool part. Moreover, each of the many points of the EA segment passes a path equal to the cutting length in one oscillation cycle
l = (V + V o tech ) τ (2)
With further movement in the direction (- ОZ), the pair element breaks. At a distance from point A to point E, the chip does not contact the front surface of the tool during the time of the shockless movement of the tool τ - = (T-τ) and point A will pass the path
l = V about tech (T-τ), (3)
in this case, point B moves to the initial position of point E, and point D, respectively, to position A.

Исходят из условия равенства углов поворота заготовки в каждом цикле колебаний инструмента, приравнивают правые части выражений (2) и (3), решают полученное уравнение относительно Vо тек и записывают эту величину в виде
Vо тек=

Figure 00000003
V. (4)
Подставляют правую часть (4) в (1) и окончательно записывают формулу для определения координаты инструмента, с учетом, что R = OY:
OУ =
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
103мкм. (5)
В соответствии с блок-схемой (фиг. 2) по команде на проведение измерений система ЧПУ 9 запускает программу обработки. После врезания блок 8 управления запускает программу измерений Блок 8 управления включает вибратор 1, который возбуждает механические высокочастотные или ультразвуковые колебания инструмента в направлении главного движения резания.We proceed from the condition that the rotation angles of the workpiece are equal in each cycle of tool vibrations, equate the right parts of expressions (2) and (3), solve the resulting equation for V о tech and write this value in the form
V about tech =
Figure 00000003
V. (4)
Substitute the right side of (4) in (1) and finally write down the formula for determining the coordinate of the tool, taking into account that R = OY:
OU =
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
10 3 microns. (5)
In accordance with the block diagram (Fig. 2), on the command to take measurements, the CNC system 9 starts the processing program. After plunging, the control unit 8 starts the measurement program. The control unit 8 includes a vibrator 1, which excites mechanical high-frequency or ultrasonic vibrations of the tool in the direction of the main cutting movement.

Величину частоты (периода Т) колебаний инструмента выбирают в диапазоне 18-30 кГц согласно паспорту вибратора, установленного на суппорте станка. Такой диапазон частот обусловлен тем, что колебания ниже 10 кГц могут передаваться на режущий инструмент не только через площадку контакта с заготовкой, но и через шпиндельную бабку станка. Колебания выше 30 кГц сильно затухают при прохождении через стыки деталей, поэтому требуют большей мощности вибратора, что вызывает увеличение его габаритов. The value of the frequency (period T) of the tool vibrations is selected in the range of 18-30 kHz according to the passport of the vibrator mounted on the support of the machine. This frequency range is due to the fact that vibrations below 10 kHz can be transmitted to the cutting tool not only through the contact area with the workpiece, but also through the machine headstock. Oscillations above 30 kHz strongly attenuate when passing through the joints of parts, therefore they require a greater power of the vibrator, which causes an increase in its dimensions.

Амплитуду а колебаний определяют из условия устойчивости и прерывистости резания в виде a ≥ 12,5 Vо T 103 мкм. Верхнее ограничение амплитуды определяется целесообразностью рабочего хода инструмента, т. е. точа A, по крайней мере, не должна выходить за пределы диаметра заготовки.The amplitude a of the oscillations is determined from the condition of stability and intermittent cutting in the form a ≥ 12.5 V about T 10 3 μm. The upper limit of the amplitude is determined by the advisability of the working stroke of the tool, that is, point A, at least, should not go beyond the diameter of the workpiece.

На инструмент устанавливают датчик 3 вибрации, представляющий собой акселерометр. A vibration sensor 3, which is an accelerometer, is mounted on the tool.

Механические колебания посредством датчика 3 преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный ускорению, который затем подают на вход измерителя 4 шума и вибрации, где усиливают с помощью предварительного усилителя, преобразуют с помощью интегратора в сигнал, пропорциональный величине линейной скорости V вибрационного движения инструмента, выделяют постоянную составляющую сигнала с помощью детектирования. Одновременно выделенную постоянную составляющую сигнала подают на вход измерителя 5 временных интервалов, где измеряют временной интервал периодических сигналов в форме времени τ резания в каждом цикле колебаний инструмента. Блок коммутации 6, управляемый от микро-ЭВМ, подключает аналого-цифровой преобразователь 7 к измерителю 4 шума и вибрации и измерителю 5 временных интервалов. Аналого-цифровой преобразователь 7 преобразует аналоговые сигналы измерителя 5 временных интервалов и измерителя 4 шума и вибрации в цифровые коды микро-ЭВМ. Микро-ЭВМ обрабатывает сигнал по алгоритму (5) и в зависимости от результата расчета выдает соответствующую команду в систему ЧПУ 9 на корректировку программы обработки. Mechanical vibrations by means of the sensor 3 are converted into an electrical signal proportional to the acceleration, which is then fed to the input of the noise and vibration meter 4, where they are amplified by a pre-amplifier, converted by an integrator into a signal proportional to the linear velocity V of the vibrational movement of the instrument, and a constant component is isolated signal using detection. At the same time, the isolated constant component of the signal is fed to the input of the meter 5 time intervals, where the time interval of periodic signals is measured in the form of cutting time τ in each cycle of the tool oscillations. The switching unit 6, controlled by a microcomputer, connects the analog-to-digital Converter 7 to the meter 4 noise and vibration and the meter 5 time intervals. The analog-to-digital Converter 7 converts the analog signals of the meter 5 time intervals and the meter 4 noise and vibration into digital codes of micro-computers. The microcomputer processes the signal according to the algorithm (5) and, depending on the calculation result, issues an appropriate command to the CNC system 9 to adjust the processing program.

П р и м е р реализации способа. PRI me R implementation of the method.

Обрабатывают в центрах вал. Диаметр вала D = 200 мм. Длина вала Z = 2000 мм. Processed in the centers of the shaft. Shaft diameter D = 200 mm. Shaft length Z = 2000 mm.

Режим резания: расчетная линейная скорость обработанной поверхности Vо расч = = 150 м/мин (число оборотов заготовки n = 242, 4908 об/мин); глубина резания t = 1,5 мм; подача S0 = 0,3 мм/об; резец проходной Т15К6; обрабатываемый материал - ст. 45.Cutting mode: calculated linear speed of the machined surface V о calc = = 150 m / min (number of workpiece revolutions n = 242, 4908 rpm); cutting depth t = 1.5 mm; feed S 0 = 0.3 mm / rev; T15K6 through passage cutter; processed material - Art. 45.

Параметры вибрационного движения инструмента: период колебаний Т= 50 ˙10-6 с. ; расчетное значение амплитуды а = 93,75 мк. ; принятое значение амплитуды а = 100 мк.The parameters of the vibrational movement of the tool: the oscillation period T = 50 ˙10 -6 s. ; the calculated value of the amplitude is a = 93.75 microns. ; the adopted amplitude value is a = 100 microns.

Измеряемые параметры: время резания в каждом цикле колебаний инструмента τ= 5 ˙ 10-6 с. ; текущее значение скорости вибрационного движения инструмента за время τ резания: V = 1199,2 м/мин; текущее значение координаты инструмента в системе координат детали OY = 98,4343 мм. (56) Авторское свидетельство СССР N 1685609, кл. B 23 B 1/00, 1990.Measured parameters: cutting time in each cycle of tool vibrations τ = 5 ˙ 10 -6 s. ; the current value of the speed of the vibrational movement of the tool during the cutting time τ: V = 1199.2 m / min; the current value of the tool coordinate in the workpiece coordinate system OY = 98.4343 mm. (56) Copyright certificate of the USSR N 1685609, cl. B 23 B 1/00, 1990.

Claims (1)

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТЫ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК , по котоpому пpи пеpемещении инстpумента относительно вpащающейся заготовки на инстpумент накладывают колебания в напpавлении главного движения с частотой и амплитудой, значения котоpых опpеделяют из условия устойчивости пpоцесса pезания, измеpяют текущее значение вpемени pезания в одном цикле колебаний инстpумента и опpеделяют кооpдинату инстpумента с использованием измеpенных значений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеpяют линейную скоpость v вибpационного движения инстpумента за вpемя τ pезания в одном цикле колебаний инстpумента, а кооpдинату Y инстpумента опpеделяют по выpажению
У =
Figure 00000007
,
где n - число оборотов заготовки;
T - период колебаний.
METHOD FOR DETERMINING THE INSTRUMENT COORDINATE DURING THE PROCESSING OF CYLINDRICAL Billets, according to which, when moving the tool relative to the rotating workpiece, the tool is subject to fluctuations in the direction of the main movement with frequency and amplitude, the values of which are measured determine the tool coordinate using the measured values, characterized in that, in order to improve accuracy, measure the linear speed the axis v of the vibrational movement of the tool over the time τ of cutting in one cycle of the oscillations of the tool, and the coordinate Y of the tool is determined by the expression
Y =
Figure 00000007
,
where n is the number of revolutions of the workpiece;
T is the period of oscillation.
SU4918437 1991-03-12 1991-03-12 Method for determining tool coordinates when machining cylindrical blanks RU2009765C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4918437 RU2009765C1 (en) 1991-03-12 1991-03-12 Method for determining tool coordinates when machining cylindrical blanks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4918437 RU2009765C1 (en) 1991-03-12 1991-03-12 Method for determining tool coordinates when machining cylindrical blanks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009765C1 true RU2009765C1 (en) 1994-03-30

Family

ID=21564619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4918437 RU2009765C1 (en) 1991-03-12 1991-03-12 Method for determining tool coordinates when machining cylindrical blanks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009765C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4409659A (en) Programmable power supply for ultrasonic applications
US3967515A (en) Apparatus for controlling vibrational chatter in a machine-tool utilizing an updated synthesis circuit
KR20180093876A (en) Method and device for determining the vibration amplitude of a tool
RU2009765C1 (en) Method for determining tool coordinates when machining cylindrical blanks
SU629040A1 (en) Cutting tool position automatic correction device
SU1725100A1 (en) Method for measuring cutting tool wear, when machining cylindrical parts
SU1629824A1 (en) Method of measuring cutting toolъs wear during machining of cylindrical surface
RU1814974C (en) Method of checking diameters of parts
JPH064220B2 (en) Automatic grindstone size measurement method in numerical control grinder
Drew et al. An investigation of in-process measurement of ground surfaces in the presence of vibration
RU2548538C2 (en) Spindle unit diagnostics method
SU1404270A1 (en) Apparatus for controlling the moulding in the process of mechanical working
SU1618996A1 (en) Sensor for measuring roughness and controlling working operation
JPS6029121B2 (en) Positioning control method for machine tools, etc.
Jemielniak et al. New method of dynamic cutting force coefficients determination
SU1685609A1 (en) Method of cutting under vibration
JPH0359363B2 (en)
SU1054015A2 (en) Apparatus for machining non-rigid parts
SU956162A1 (en) Method of monitoring tool wear at turning
RU2344918C1 (en) Method for determination of metal-cutting machine accuracy
SU849044A1 (en) Device for measuring tool wear rate
JPS6147660B2 (en)
SU753623A1 (en) Method and apparatus for controlling cut=in grinding
SU1414567A1 (en) Method of optimization of the cutting process
JPH0516059A (en) Cutting edge position detecting device for cutting tool