SU1041226A1 - Способ автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел металлорежущего станка - Google Patents

Abstract

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ТЕПЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ ШПИНДЕЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА С ЧИСЛОВЫЕ программным управлением, заключающийс  в установлении величин тепловых смещений шпиндел  в процессе обработки и введении коррекции в перемещении рабочих органов станка по управл емым ос м координат, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  точности , определ5гют вид и параметры функций теплового смещени  шпиндел  станка дл  каждой частоты его вращени  и при просто х и по определ емым функци м при обработке рассчитывают величины тепловых смещений шпиндел  в зависимости от времени работы (/) на различных частотах вращени , а также от времени просто , а в моменты достижени  рассчитанных величин установленных допустимых значений осуществл ют корректировку перемещени  исполнительных органов станка. Ю ю сэ

Description

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано во всех област х народного хоз йства дл  автоматической компенсации тепловых дебормаций различных машин Известен способ автоматической подналадки положени  рабочих органо станков путем перераспределени  вну ренних деформаций корпусных элементов , несущих рабочие органы станка и подвергающихс  нагреву или охлаждению в зависимости от величины отклонений рабочих органов ll. Недостатками данного способа  вл ютс  необходимость посто нного измерени  отклонений рабочих органо вследствие тепловых деформаций, наличие управл емых нагревательных и охлаждающих устройства и сложной системы управлени  этиют устройствами , а также невозможность полной одновременной компенсации отклонени рабочих органов в трех взаимно.пер .пендикул рных направлени х. Известен способ компенсации тепловых деформаций металлорежущих станков с ЧПУ, заключающийс  в посто нном измерении температуры нагрева в характерной точке на станке и последующем смещении рабочих органов пропорционально изменению измер емой температуры ts Недостатками данного способа  вл ютс  необходимость эксперименталь ного определени  характерной точки дл  измерени  температуры нагрева, необходимость посто нного измерени  температуры нагрева в этой точке и невозможность полной и одновременно компенсации тепловых деформаций в трех взаимно перпендикул рных направлени х во всем диапазоне частот вращени  шпиндел . Известен также способ ко.мпенсации .тепловых деформаций металлорежущих станков, заключающийс  в посто нном измерении температуры нагрева в характерных точках на станке с последующим расчетом по данным измерений отклонений рабочих органо из-за тепловых деформаций в трех вз имно перпендикул рных направлени х и соответствующего смещени  рабочих органов при управлении станком З. Недойтатками такого способа  вл  ютс  сложность и недостаточна  точность из-за необходимости экспериме тального определени  характерных точек дл  измерени  температур нагр ва и характера взаимосв зи этих тем ператур с .тепловыми деформаци ми, а также необходимости посто нного измерени  температуры нагрева в эти характерных точках при работе cfa}i ка. Общим недостатком указанных способов  вл етс  то, что они не учиты ют характер изменени  тепловых де формаций рабочих органов в трех взаимно перпендикул рных направлени х, а также разный характер тепловых деформаций на различных частотах вращени  шпиндел  и при его просто х. Целью изобретени   вл етс  упрощение и повышение точности автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел  металлорежущих станков с числовЕлм программным управлением (ЧПУ) по всем управл емым ос м координат без измерени  величин тепловых смещений шпиндел  в процессе работы станка с ЧПУ. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел  металлорежущего станка с числовым программным управлением, заключающемус  в установлении величин тепловых смещений шпиндел  в процессе обработки и введении коррекции в перемещении рабочих органов станка по управл емым ос м координат, определ ют вид и параметры функций теплового смещени  шпиндел  станка дл  каждой частоты его вращенк  и при просто х и по определенным функци м при обработке расчитывают вели-, , чины тепловых смещений шпиндел  в зависимости от времени работы на различных частотах вращени , а также от времени просто , а в моменты достижени  расчитанных величин установленных допустимых значений осуществл ют корректировку перемещени  исполнительных органов станка. Способ основан на том, что из-. менение тепловых смещений шпиндел  мей-аллорежущих- станков с ЧПУ происходит по нескольким вполне определенным типовым функци м, характерным дл  данного конструктивно-компоновочного решени  станка с ЧПУ и дл  определенных частот вращени . При этом в одном станке с ЧПУ дл -разных направлений осей координат тепловые смещени  шпиндел  измен ютс  по разным типовым функци м. Определив вид и параметры изменени  тепловьгх деформаций смещений шпиндел  дл  конкретного станка по трем взаимно перпендикул рным направлени м , по известным значени м частот вращени  шпиндел  в процессе работы станка и времени работы на этих частотах производ т расчет получаемых величин тепловых смещений шпиндел  в соответствии с известными дл  данного станка функци ми их изменени  и автоматически смещают рабочие органы станка в том же направлении и на ту же величину, т.е. посто нно сохран ют взаимное относительное положение рабочих органов станка. При остановке вращени  шпиндел  когда происходит охлаждение станка,

зна  функцию изменени  тепловых смещений шпиндел  при охлаждении данного станка и врем  охлаждени , производитс  расчет величин обратного смещени  шпиндел  при охлаждении с последующей автоматической компенсацией этого смещени  путем перемещени  рабочих органов в другом направлении .

На фиг.1 показана типова  зависимость тепловых смещений времени t; на фиг. 2. и 3 - примеры блок-схем устройств дл  реализации способа.

Согласно фиг.1 показано применение способа автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел  металлорежущего станка с ЧПУ, дл  которого определены типовые функции изменени  тепловых смещений дл  различных частот вращени  шпиндел  при нагреве и охлаждении станка.

Рассмотрим процесс автоматической компенсации тепловых смещений, шпиндел  при обработке одной детали с момента включени  станка на частотах вращени  шпиндел  п, п 2 и п соответственно в течение времени t., t 3 5 охлаждени  станка при переключении частот вращени  шпиндел  и смене инструмента со временем t и t, и при съеме готовой детали в установке заготовки со временем t.

Автоматическа  компенсаци  тепловых смещений шпиндел  производитс  периодически через установленную дл  каждой управл емой оси координат величину Д как при нагреве, так и при охлаждении станка. Величина Л- устанавливаетс , исход  из требуемой точности обработки.

При пуске станка и начале обработки детали с частотой вращени  шпиндел  п тепловые деформации шпиндел  измен ютс  по типовой функции 1 (фиг.1). При достижении величины тепловых смещений;-равной д производитс  их компенсаци  путем соответствук цего смещени  рабочего органа. Через врем  t., производитс  переключение частоты вращени  шпиндел  на п t на которой тепловые смещени  шпиндел  уже измен ютс  по типовой функции 2 (фиг.1) В период переключени  t шпиндель не вращаетс  и происходит охлаждение по типовой функции 4. При работе на частоте п происходит дальнейшее тепловое смещение шпиндел  по типовой функции 2 и при достижении величины этого смещени , равной л-, также производитс  их компенсаци . Аналогично производитс  автоматическа  компенсаци  при работе на частоте вращени  шпиндел  п , когда тепловое смещение шпиндел  происходит по типовой функции 3.

При съеме готовой детали и установке заготовок шпиндель не вращаетс , и происходит охлаждение станка и смещение шпиндел  по типовой функции 4 в течение времени 5 tg. При смещении шпиндел  из-за охлаждени  станка на величину д. производитс  компенсаци  этого смещени  путем перемещени  рабочего органа на величину 4 в обратном правлении.

При дальнейшей работе станка комп саци  тепловых смещений шпиндел  производитс  аналог чньв образом .

Устройство, реализующее способ

5 автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел  станка с ЧПУ, состоит (фиг.2) из датчика 1 определени  частоты вращени , блока 2 задани  типовых функций теплового

0 смещени , шпиндел  по управл емьвд ос м координат, блока 3 задани  величины шага проводимой коррекции по управл емым ос м координат металлорежущего станка 4 с устройством

5 числового программного управлени  5, построенного на базе мини-ЭВМ ( устройство класса СНС) и блока б определени  времени работ станка на данной частоте вращени  шпиндел 

0 или времени отсутстви  вращени  шпиндел , когда происходит охлаждение |Станка,

i В случае, когда устройство ЧПУ 5 (фиг.З) металлорежущего станка 4 пе5 строено не на базе мини-ЭВМ (устройство класса NC) к нему нар ду с перечисленными блоками 1-4 (фиг.2) дополнительно вводитс  мини-ЭВМ 7 (фиг.З). Все они св заны между собой электрическими цеп ми сопр жени .

Устройство автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел  металлорежущих станков с ЧПУ

с работает следующим образом (фиг.2),

Информаци  о частоте вращени  шпиндел , введенна  в устройство ЧПУ 5 перфолентой, определ етс  датчиком 1 и передаетс  в оперативную пам ть мини-ЭВМ устройства ЧПУ 5,

0 куда также поступает с блока 6 информаци  о времени вращени  шпиндел  на данной частоте, определ ема  по информации, введенной перфолентой . Мини-ЭВМ устройства ЧПУ 5 на

5 основе данных, получаемых от датчика 1 и блока 6, выбирает из блока 2 предварительно определенные типовые функции тепловых смещений шпиндел , характерные дл  данного

0 металлорежущего станка с ЧПУ по соответствующим ос м координат на данной частоте вращени  шпиндел . По . информации из датчика 1 и блока б в соответствии с типовой функцией, выг бранной из блока 2, мини-ЭВМ устройства ЧПУ 5 определ ет величины теплового смещени  шпиндел  по соответствующим ос м координат последовательно через малые и равные про межутки времени. Получаемые значени  тепловых смещений сравниваютс  с величиной, характеризующей шаг проводимой координации,который уста навливаетс  по каждой оси координат блоком 3, При достижении величины теплового смещени  шпиндел , равной шагу коррекции, устройство ЧПУ 5 подает сигнал на дополнительное смещение рабочих органов станка , что обеспечивает посто нное сохранение их взаимного относительного положени . Во втором случае, когда устройство ЧПУ не содержит мини-ЭВМ (фиг.З), информаци  с блоков 1-4 поступает в дополнительно введенную мини-ЭВМ 7, св занную с устройством ЧПУ 5 электрической цепью. Работа устройства автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел  аналогична описанному. Использование предлагаемого изобретени  позвол ет повысить точность обработки деталей на металлорежущих станках с ЧПУ путем автоматической компенсации тепловых смещений шпиндел  одновременно по всем управл емым ос м координат без создани  и применени  дополнительных измерительных средств, располагаемых на станке с ЧПУ. Это повышает эффективность использовани  металлорежущих станков с ЧПУ - позвол ет производить на них обработку более точных деталей с одной установки, что сокращает общий технологический цикл обработки этих деталей, и повышает производительность обработки.

Фи1.3

Claims (1)

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ТЕПЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ ШПИНДЕЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА с ЧИСЛОВЫМ программным управлением, заключающийся в установлении величин тепловых смещений шпинделя в процессе обработки и введении коррекции в пе ремещении рабочих органов станка по управляемым осям координат, о т дичающий ся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, определяют вид и параметры функций теплового смещения шпинделя стан ка для каждой частоты его вращения · и при простоях и по определяемым функциям при обработке рассчитывают величины тепловых смещений шпинделя в зависимости от времени работы на различных частотах вращения, а также от времени простоя, а в моменты достижения рассчитанных величин установленных допустимых значений осуществляют корректировку перемещения исполнительных органов станка.