SU1054015A2 - Устройство дл обработки нежестких деталей - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ по авт. св. № 973296, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности обработки, устройство снабжено датчиком диаметра обрабатываемой поверхности и двум  последовательно включенными сумматорами, причем датчик диаметра установлен на опоре-призме симметрично датчику текушего размера, выходы датчиков подключены ко входам первого сумматора, а выход второго сумматора - к входу блока управлени  перемещением резца. . / Е //////у/7/1 ////7Л 01 V rf

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к токарным станкам, и может найти применение на автоматизированных станках и на станках с оснащенными адаптивными системами. По основному авт. св. № 973296 известно устройство дл  обработки нежестких деталей посредством одновременного управлени  положением вершины резца и оси детали относительно искусственной базы, состо щеи из трехконтурнои системы управлени  1 . Недостатком устройства  вл етс  невозможность контрол  поверхности детали. обработанной на данном проходе, и компенсации вли ни  износа режущего инструмента . Цель изобретени  - повышение точности и производительности обработки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено датчиком контрол  диаметра обработанной поверхности на данном проходе и двум  последовательно включенными сумматорами, причем датчик закреплен на опоре-призме симметрично датчику текущего размера детали, выходы обоих датчиков подключены ко входам первого сумматора, а выход второго сумматора - к входу блока управлени  перемещением резца. На фиг. 1 приведена блок-схема автоматической системы управлени  положением вершины резца и оси детали; на фиг. 2 - опора -призма с закрепленными датчиками , вид сверху. Первый контур стабилизации корпуса резцедержател  относительно искусственной базы включает в себ  бесконтактный датчик 1, жестко закрепленный на корпусе, резцедержател  2, относительно искусственной базы 3, котора  закреплена на станине станка (показана условно), дифференциальный усилитель 4, преобразующий сигнал с датчика 1 и задатчика 5 в управл ющий сигнал дл  электромагнитного преобразовател  6, выход которого включен на сервопривод 7, причем шток-поршень 8 последнего крепитс  неподвижно на поперечном суппорте базового станка 9. Второй контур (стабилизации оси детали ) в процессе обработки включает в себ  бесконтактные датчики 10 и И, жестко .закрепленные на опоре-призме 12, причем датчик контрол  текушего размера диаметра обрабатываемой детали на предыдуших операци х 10 закреплен на уровне продольной оси обрабатываемой детали, котора  совпадает с биссектрисой угла призмы, опорные поверхности 13 опоры-призмы 12, выполненные в виде тел качени  и упом нутые в первом контуре управлени  элементов , дифференциального усилител  14, задатчика начального положени  опоры-призмы 15, электромагнитного преобразовател  16 сервприБода 17, включенных в контуре последовательно. Третий контур (стабилизации положени  вершины резца относительно корпуса резцедержател ) включает в себ  бесконтактные датчики 10, 18 и 19, датчик 10 контрол  текущего размера диаметра детали, обработанного на предыдущих операци х, упом нутый во втором контуре управлени . установленный за инструментом с противоположной его стороны на опоре-призме 12. Датчик 18 контрол  диаметра обработанной поверхности как и датчик 10 закреплен на опоре-призме 12, а выходы датчиков 10 и 18 включены на вход сумматора 20, выход которого включен в сумматор 21 вместе с выходом задатчика глубины резани  22, выходной сигнал сумматора 21 и выходной сигнал с датчика 19  вл ютс  входом дифференциального усилител  23, причем датчик 19 жестко закреплен на резце 24, относительно корпуса 2, электромагнитный преобразователь 25, сервопривод 26 включены последовательно в контуре управлени  с усилителем 23. Устройство работает следующим образом. В процессе обработки действуют три контура управлени  одновременно. Перед началом точени  включаетс  первый контур - стабилизации положени  корпуса резцедержател , при этом бесконтактный датчик 1, жестко закрепленный на корпусе 2 относительно искусственной базы 3 (последн   устанавливаетс  на станине станка и может быть сменной и регулируемой в радиальном направлении обрабатываемой детали), устанавливаетс  с зазором Л1 относительно искусственной базы 3 и в случае перемещени  корпуса резцедержател  2 в плюс или минус относительно искусственной базы 3 датчик 1 выдает электрический сигнал пропорциональный величине перемещени  корпуса резцедержател  с учетом знака на дифференциальный усилитель 4, выполненный по мостовой схеме , где этот сигнал сравниваетс  с сигналом задатчика 5, усиливаетс  и подаетс  на электромагнитный преобразователь 6. Последний распредел ет рабочее давление в сервоприводе 7 и тем самым перемещает корпус резцедержател  2 относительно штокпорщн  8, который установлен на суппорте 9 базового станка, до тех пор, пока сигнал рассогласовани  не станет равен нулю. В процессе резани , незивисимо от внещних или внутренних возмущений, порождающих перемещение корпуса резцедержател  2, контур управлени  стабилизирует его положение относительно искусственной базы 3 по всей длине обрабатываемой детали. Стабилизаци  корпуса резцедержател  на всем его пути движени  позвол ет создать

искусственную базу отсчета и измерени  дл  контуров вершины резца и оси детали, исключа  при этом погрешности, вносимые на базовом станке направл ющими и ходовыми винтами.

Второй контур (стабилизации оси детали ) перед процессом резани  настраиваетс  по эталонной детали с размером базовой поверхности равным номинальному (например, наибольшему предельному) диаметру обрабатываемой детали. При этом опора-призма должна быть установлена в положение, при котором ось эталонной детали с номинальным диаметром параллельна рабочей поверхности базы 3, а бесконтактные датчики 10 и II устанавливаютс  при этом с начальными зазорами А 2 иДЗ: первый относительно базовой поверхнос- ти детали, второй относительно корпуса резцедержател  2. Это положение датчиков будет соответствовать номинальному диаметру обрабатываемой детали и параллельности оси детали к рабочей поверхности искусственной базы 3. Посто нные составл ющие датчика 10, контролирующего положение базовой поверхности детали и датчика 11, контролирующего положение опоры-призмы 12, сбалансированы при настройке по эталонной детали, и их результатирующий сигнал равен нулю. Опора-призма 12 своими поверхност ми 13 (последние выполнены в виде тел качени  из материала с большим коэффициентом демпфировани ) контактирует с обработанной поверхностью детали на предыдущих операци х . Если диаметр обрабатываемой детали меньще номинального размера диаметра эталонной детали,, то при установке в опору-призму ее ось сместитс  на величину У от точки О, а базова  поверхность детали сместитс , следовательно, на величину УЗ . Эти величины св заны уравнением: Уг - yj (1 - sin о(), в соответствии с которым настраиваетс  дифференциальный усилитель, выполненный по мостовой схеме (о1- половина угла опоры-призмы).

Датчик 10 выдает сигнал (его посто нна  составл юща  пропорциональна перемещению У ), который поступает на дифференциальный усилитель 14, последний оснащен задатчиком начального положени  опоры-призмы 15. Дифференциальный усилитель 14 усиливает сигнал с задатчика 10 и выдает на вход электромагнитного преобразовател  16, который распредел ет давление в рабочих полост х сервопривода 17, поршень-щток которого представл ет собой одно целое с опорой-призмой. Опора-призма 12 по команде усилител  14 с помощью электромагнитного преобразовател  16 и сервопривода 17 перемещаетс  в направлении биссектрисы. При этом

датчик 11 начинает выдавать сигнал, мен ющийс  по мере перемещени  опоры-призмы 12. При совмещении центра обрабатываемой детали с центром О эталонной детали с сигналы с; датчиков 10 и 11 балансируютс  в усилителе 14 и результирующий сигнал становитс  равен нулю, отработка посто нных составл ющих сигналов, с датчиков 10 и И прекращаетс . В случае биени  обрабатываемой детали с датчика 10,

регустрирующего это биение, выдел етс  переменна  составл юща  и преобразуетс  в электрический сигнал, который подаетс  на усилитель 14, где усилива етс  и в фазе поступает на последовательно вклю5 ченные преобразователь 16, сервопривод 17. Последний обрабатывает переменную составл ющую этого сигнала, что приводит к колебани м опоры-призмы 12 с частотой, амплитудой и фазой, равными колебани м обрабатываемой детали. При этом перво0 начальный зазор датчика 10 сохран етс  в течение каждого оборота детали, что приводит к, стабилизации амплитуды относительных колебаний детали и опоры-призмы. Работа второго контура (стабилизации

5 оси детали) позвол ет скомпенсировать перемещение оси обрабатываемой детали под действием сил резани  и минимизировать вибрации, возникающие в процессе обработки, а также повысить виброустойчивость системы деталь-опоры.

0 Третий контур (стабилизации положени  вершины резца) работает следующим образом. Сигналы с датчиков контрол  текущего размера 10 и контрол  диаметра обрабатываемой поверхности 18 (переменные их составл ющие, равные амплитудам

5 биени  необработанной и обработанной поверхностей); последний устанавливаетс  относительно обработанной поверхности с начальными зазорами А 4, поступают на вход сумматора 20, где алгебрически скла0 дываютс  и разностный сигнал их поступает на вход сумматора 21, сравниваетс  с сигналом задатчика 22 и выходит сигнал рассогласовани  (его переменна  составл юща  ) с сумматора 21 поступает на вход дифференциального усилител  23, выпол5 ненного по мостовой схеме.

Датчик 19, закрепленный на резце 24, устанавливаетс  с помощью задатчика 22 относительно корпуса резцедержател  с начальным зазором Л 5, что соответствует заданной глубине резани , в случае отжима резца или биени  детали, по вл етс  сигнал рассогласовани  от датчика 10, 18 и 19. Усиленные сигналы с усилител  23 поступают на вход преобразовател  25 5 с учетом знака, последний распредел ет давление в рабочих полост х сервопривода 26, перемещает резец 24 на величину, пропорциональную отжиму резца (посто нна 

составл юща  сигнала датчика 19) и на величину , пропорциональную алгебрической разности амплитуд биени  необработанной и обработанной на данном проходе детали, но с обратным знаком.

Стабилизаци  положени  вершины резца и оси детали в статическом и динамическом состо нии в процессе резани  позвол ет повысить точность обработки в 4-6 раз в поперечном и продольном сечени х в зависимости от режимов резани  и жесткости самих деталей, повысить производительность обработки в 2,5-3,8 раза за счет увеличени  режимов резани  без снижени  требований к точности обработки. Это обусловлено тем, что динамические характеристики системы СПИД не  вл ютс  определ ющими в процессе обработки. Искусственно встроенные контуры управлени  и их-динамические показатели определ ют поведение системы СПИД.

А

Применение предлагаемого устройства позвол ет скомпенсировать неточность обработки и износ резца, направл ющих и ходовых винтов, минимизировать уровень вибраций при резании, повысить плавность хода суппортной группы.

rff //

.г

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ по авт. св. № 973296, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки, устройство снабжено датчиком диаметра обрабатываемой поверхности и двумя последовательно включенными сумматорами, причем датчик диаметра установлен на опоре-призме симметрично датчику текущего размера, выходы датчиков подключены ко входам первого сумматора, а выход второго сумматора — к входу блока управления перемещением резца.

   SU ,,„1054015 фг/г. А >