RU2118233C1

RU2118233C1 - Gear for compensation of thermal drift of axis of spindle

Info

Publication number: RU2118233C1
Application number: RU97106545A
Authority: RU
Inventors: В.В. Юркевич; А.В. Пуш
Original assignee: Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1998-08-27

Abstract

FIELD: metal cutting machines. SUBSTANCE: gear includes monitoring system, compensation system and converter. Monitoring system incorporates pair of translation transmitters placed at angle of 90 deg one relative another and interacting with body of spindle stock. Compensation system includes pair of translation transmitters and two thermojunctions. Mentioned transmitters are positioned at angle of 90 deg one with reference to another and interact with body of tailstock. Thermojunctions are attached to body of tailstock. Gear for compensation registers thermal drift of axis of spindle and sends information into converter. Converter compares signals and if they are mismatched it generates signal to feed current to thermojunctions till both systems are balanced. In this case axis of spindle will match axis of center of tailstock. Specified arrangement of transmitters in monitoring and compensation systems provides for spatial compensation of thermal drift of axis of spindle which results in enhanced precision of machining. EFFECT: usage in metal cutting machines of enhanced precision. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и в частности может быть использовано в металлорежущих станках повышенной точности. The invention relates to the field of mechanical engineering and, in particular, can be used in high precision metal cutting machines.

Известно устройство [1] (аналог), содержащее шпиндельную бабку, которая размещена в корпусе и соединяется с ним при помощи роликовых направляющих и регулируемых болтов, при этом тепловое смещение оси шпинделя в результате деформации шпиндельной бабки компенсируется деформацией корпуса, которая направлена в противоположную сторону. Недостатком этой конструкции является то, что она очень сложна, резко повышает массу и габариты станка. A device [1] (analogue) is known, comprising a headstock that is housed in the housing and connected to it by means of roller guides and adjustable bolts, while the thermal displacement of the axis of the spindle due to deformation of the headstock is compensated by deformation of the body, which is directed in the opposite direction. The disadvantage of this design is that it is very complex, dramatically increases the weight and dimensions of the machine.

Известна конструкция алмазно-расточного станка [2] (прототип) с устройством для уменьшения и компенсации теплового смещения оси шпинделя, установленного в опорах в корпусе шпиндельной бабки. Устройство содержит систему контроля, включающую датчик и преобразователь или командоаппарат, предназначенные для воздействия на систему компенсации теплового смещения оси шпинделя, включающих два параллельных термоэлемента, которые работают параллельно. Таким образом, устройство обеспечивает температурную компенсацию только в вертикальном направлении. Известно, что при работе шпинделя его ось перемещается в пространстве в двух направлениях, что приводит к искажению формы и размеров обрабатываемой детали. Компенсация теплового смещения только в одном направлении не может полностью исключить погрешности формы и размеров детали. A known design of a diamond boring machine [2] (prototype) with a device for reducing and compensating for the thermal displacement of the axis of the spindle installed in the supports in the housing of the spindle head. The device comprises a control system including a sensor and a converter or a command device designed to act on the system for compensating for thermal displacement of the spindle axis, including two parallel thermocouples that work in parallel. Thus, the device provides temperature compensation only in the vertical direction. It is known that during operation of the spindle, its axis moves in space in two directions, which leads to distortion of the shape and size of the workpiece. Compensation of thermal displacement in only one direction cannot completely exclude errors in the shape and dimensions of the part.

Целью изобретения является повышение точности обработки путем пространственной компенсации теплового смещения оси шпинделя. The aim of the invention is to increase the accuracy of processing by spatial compensation of the thermal displacement of the axis of the spindle.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее систему контроля, включающую датчик и преобразователь или командоаппарат, предназначенные для воздействия на систему компенсации теплового смещения оси шпинделя, включающую два параллельных термоэлемента, введены две пары датчиков перемещения, одна из которых установлена на корпусе шпиндельной бабки под углом 90^o относительно друг друга, при этом термоэлементы закреплены на корпусе задней бабки и расположены под углом 90^o друг к другу.This goal is achieved by the fact that in a known device containing a control system including a sensor and a converter or a command device, designed to influence the system of compensation of thermal displacement of the spindle axis, including two parallel thermocouples, two pairs of displacement sensors are introduced, one of which is mounted on the spindle body headstock at an angle of 90 ^o relative to each other, while the thermocouples are mounted on the housing of the tailstock and are located at an angle of 90 ^{o to} each other.

Полученное новое качество от данной совокупности признаков ранее не было известно и достигается только в данном устройстве. The obtained new quality from this set of features was not previously known and is achieved only in this device.

На чертеже изображены две проекции токарного станка и схема устройства для компенсации теплового смещения оси шпинделя. The drawing shows two projections of a lathe and a diagram of a device for compensating for thermal displacement of the axis of the spindle.

Устройство содержит две пары датчиков перемещения, два термоэлемента и преобразователь 1. Датчики перемещения 2 и 3 расположены под углом 90^o друг к другу и взаимодействуют с корпусом 4 шпиндельной бабки. Датчик 2 совпадает с горизонтальной осью станка, а датчик 3 - с вертикальной осью станка. Два датчика перемещения 5 и 6 расположены под углом 90^o друг к другу.The device contains two pairs of displacement sensors, two thermocouples and a converter 1. Displacement sensors 2 and 3 are located at an angle of 90 ^{o to} each other and interact with the housing 4 of the headstock. Sensor 2 coincides with the horizontal axis of the machine, and sensor 3 with the vertical axis of the machine. Two displacement sensors 5 and 6 are located at an angle of 90 ^{o to} each other.

Датчик 5 совпадает с горизонтальной осью станка, а датчик 6 - с вертикальной осью станка. Два термоэлемента 7 и 8 крепятся на корпусе 9 задней бабки в тех же плоскостях, что и датчик перемещения. Датчики перемещения 5 и 6 взаимодействуют с корпусом 9 задней бабки. Sensor 5 coincides with the horizontal axis of the machine, and sensor 6 with the vertical axis of the machine. Two thermocouples 7 and 8 are mounted on the housing 9 of the tailstock in the same planes as the displacement sensor. Displacement sensors 5 and 6 interact with the housing 9 of the tailstock.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Датчики перемещения 2 и 3 фиксируют смещение оси шпинделя в системе координат и подают свои сигналы в преобразователь 1. Датчики перемещения 5 и 6 фиксируют смещение оси центра задней бабки в системе координат и подают свои сигналы в преобразователь 1. Преобразователь 1 сравнивает входящие сигналы от датчиков 2 и 5, а также датчиков 3 и 6 и в случае их рассогласования выдает сигнал на подачу тока к термоэлементам 7 и 8 до тех пор, пока обе пары датчиков перемещения не придут в равновесие, при этом ось шпинделя будет совпадать с осью центра задней бабки, что обеспечит повышение точности изготовления деталей. Displacement sensors 2 and 3 record the displacement of the spindle axis in the coordinate system and feed their signals to transducer 1. Displacement sensors 5 and 6 fix the displacement of the center axis of the tailstock in the coordinate system and feed their signals to transducer 1. Transducer 1 compares incoming signals from sensors 2 and 5, as well as sensors 3 and 6, and if they are inconsistent, gives a signal to supply current to thermocouples 7 and 8 until both pairs of displacement sensors come to equilibrium, while the axis of the spindle coincides with the axis of the center of the rear ba ki that will improve manufacturing precision parts.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство СССР N 1495001, B 23 B 19/00.Sources of information taken into account when preparing the application:
1. USSR author's certificate N 1495001, B 23 B 19/00.

2. Авторское свидетельство СССР N 217884, B 23 B 41/00. 2. USSR copyright certificate N 217884, B 23 B 41/00.

Claims

\ \ \ 1 A device for compensating for the thermal displacement of the axis of the spindle installed in the supports in the housing of the headstock, comprising a control system including a sensor and a converter or a command device designed to act on the system for compensating for the thermal displacement of the axis of the spindle, including two parallel thermocouples, characterized in that the control system is made in the form of two pairs of displacement sensors, one of which is mounted on the headstock housing at an angle of 90 <198> relative to each other, and the second pair is designed achena for interaction with the housing and the tailstock is positioned 90 <198> with respect to each other, wherein the thermocouples are fixed to the tailstock housing and disposed at an angle 90 <198> to each other.