SU1572788A1 - Способ автоматического управлени точностью механической обработки длинномерных деталей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению, в частности к автоматизированным системам управлени  технологическими процессами изготовлени  маложестких осесимметричных деталей. Цель изобретени  - повышение точности обработки за счет минимизации остаточных напр жений в готовых издели х. Изобретение позвол ет автоматически диагностировать и управл ть технологической операцией механической обработки. В качестве исходного физического параметра дл  управлени  осевыми остаточными напр жени ми выбирают температурное удлинение обрабатываемой детали, возникающее непосредственно в ходе мехообработки. Регистрируют температурные удлинени  заготовки и преобразуют их в электрический сигнал и формируют сигнал управлени  силовым контуром стабилизации осевых остаточных напр жений. Дополнительно регистрируют податливость заготовки у задней бабки по трем координатам с помощью динамического заднего центра и трех первичных преобразователей. Формируют сигнал управлени , пропорциональный температурным деформаци м заготовки. Управл ют осевым усилием поджати , стабилизиру  его на уровне удержани  обрабатываемой детали от составл ющих сил резани . Одновременно в функции температурного объемного изменени  автоматически корректируют глубину резани , поддержива  диаметр обрабатываемой детали в заданном поле допуска. Управление ходом техпроцесса осуществл етс  с помощью двух взаимосв занных контуров управлени : первый - стабилизации остаточных осевых напр жений, второй - коррекции вершины резца в процессе точени 

каждый из контуров имеет первичные преобразователи, дифференциальные усилители, масштабные усилители, задатчики, усилители мощности и электрогидропривода малых перемещений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к механообработке, и может быть использовано дл  стабилизации геометрических параметров осесимметричных длинномерных деталей.

Цель изобретени  - повышение точности обработки за счет минимизации остаточных осевых напр жений в готовых издели х.

Изобретение базируетс  на изучении технологической наследственности при обработке маложестких длинномёр- ньк деталей, на теории упруго-пластических  влений, происход щих в металле при механообработке. Активный конроль за объемным расширением заготовки при резании, управление осевой поджимающей силы не позвол ет соз- дать остаточные осевые напр жени  независимо от физико-механических свойств и геометрии заготовки.

На чертеже приведена функциональна  схема автоматического управле- ни  точностью механической обработки

Устройство, реализующее способ, содержит заднюю бабку 1, в которую встроен динамометрический узел 2, имеющий задний динамометрический центр 3, (жесткий, но вращающийс ), упругий элемент, воспринимающий осевую нагрузку 4, первичные преобразователи 5-7 деформаций, установленные по координатам X, Y, Z соответ- ственно, дифференциальный усилитель 8, на вход которого поступают сигналы с первичных преобразователей 5 - 7, а выход включен в контур последовательно соединенных блоков,, первый масштабный усилитель 9, задат чик 10 осевой силы, первый блок 11 сравнени , усилитель 12 мощности и электропривод 13. Одновременно выходной Сигнал с первого масштабного усилител  9-включен во второй канал коррекции глубины резани , который включает в себ  второй масштабный усилитель 14, блок Зона нечувствительности 15, второй блок 16 срав- нени , задатчик 17 глубины резани , третий блок 18 сравнени , четвертый первичный преобразователь 19, второй усилитель 20 мощности и электрогид- ропривод 21 радиальными перемещени-  ми резца.

Способ автоматического управлени  точностью механической обработки длинномерных деталей осуществл етс  следующим образом

Заготовку зажимают в патроне и поджимают задним динамометрическим узлом 2 с вмонтированным в него динамометрическим центром 3, один конец которого упираетс  в заготовку, а другой - в упругий элемент 4, его перемещение по оси X контролируетс  первым первичным преобразователем 5, последний жестко закреплен на корпу

JQ

jj

20 25 о Q

35

50

55

се динамометрического заднего центра относительно упругого элемента 4 с начальным зазором Дх. При удлинении заготовки за счет температурного расширени  от процесса резани  динамометрический центр перемещаетс  по оси X и деформирует упругий элемент 4, его деформаци  протарированна , через свои физико-механические характеристики диагностирует осевое напр жение в заготовке в процессе резани . Деформацию упругого элемента регистрируют первым первичным преобразователем 5.

Принцип формировани  полезного сигнала дл  подавлени  мешающих факторов , обусловленных температурно-си- левыми деформаци ми вращающегос  центра в плоскости YOZ, осуществл ют путем регистрации статических и динамических составл ющих деформаций соответственно первичными преобразовател ми 6 и 7 и дифференциальным усилителем 8, с помощью выходного сигнала которого измен ют коэффициент передачи первого масштабного усилител  9 в функции изменени  статической и динамической податливости заднего динамометрического центра 3 в указанной системе координат. Регистрируемые и преобразованные в электрические сигналы температурные деформации в направлении оси X первым первичным преобразователем 5 подают на первый масштабный усилитель 9, в котором происходит нормирование выходного сигнала первичного преобразовател  5, путем изменени  его коэффициента передачи. Таким образом, сигнал на выходе первого масштабного усилител  9, функционально св занного с осевыми температурными деформаци ми заготовки, управл ет БОЛИЧИ- ной осевой силы поджати  заготовки в заданном диапазоне от задатчика 10 осевой силы, т.е. заданное осевое усилие поджати  задним центром сохран етс  в течение всего процесса обработки независимо от геометрических и физике-механических параметров заготовки и температурных режимов обработки Заготовка, удлин  сь, дополнительно не нагружаетс  осевой внешней силой температурного расширени . Сигнал с задатчика 10 и бло-. ка 9 сравниваетс  в первом блоке 11 сравнени , и разностный сигнал, пропорциональный сигналу управлени ,

51

поступает на усилитель 12 мощности и далее на электрогидравлический привод 13, последний перемещает динамометрический задний центр 3 относительно задней бабки 1 на величину, пропорциональную деформации заготовки от температурного удлинени , лоддержива  тем самым заданное за- датчиком 10 усилие осевого прижати  заготовки. Одновременно в функции сформированного сигнала управлени , снимаемого с выхода первого масштабного усилител  9, коррелируют величину глубины резани  с учетом температурных деформаций заготовки путем воздействи  - изменени  заданного напр жени  на выходе задатчика 17, привода коррекции глубины резани/} , через последовательно соединенные второй масштабный усилитель 14, блок Зона нечувствительности 15, второй блок сравнени  16. Причем величину корректирующего сигнала управлени  в процессе настройки устройства , реализующего способ, осуществл ют путем изменени  коэффициента передачи второго масштабного усилител  14, а величину зоны нечувствительности блока 8 выбирают такой чтобы сигнал управлени  на его выходе по вилс  только после того, как температура заготовки непосредственно в ходе обработки повыситс  на 15 - 20°С относительно температуры окружающей среды. Далее сигнал управлени  - коррекции вершины резца с учетом температурного расширени  - заготовки с выхода второй схемы 16 сравнени  поступает на вход третьего блока 18 сравнени , где сравниваетс  с. сигналом обратной св зи по положению резца от четвертого первичного преобразовател  19, установленного на суппорте станка, и разностный сигнал с выхода блока 18 сравнени  поступает на вход второго усилител  20 мощности, а выход последнего под- клзочен к выходу электрогидропривода 21.

Обеспечение указанных условий с учетом стабилизации осевых деформаций силового контура задней бабки и коррекции глубины резани  позвол ет стабилизировать глубину напр жени  - деформированного, состо ни  поверхностного сло , получить детали с заданной точностью обработки с учетом вли ни  температурных деформаций за

27886

счет компенсации последних при точении , шлифовании, фрезеровании- и тэд,

Claims (2)

1. Способ автоматического управлени  точностью механической обраJQ боткн длинномерных деталей, заключающийс  в выборе исходного физического параметра, характеризующего услови  протекани  процесса резани , и формировании сигнала управле15 ни , при котором измер ют деформацию упругой опоры в радиальном направлении , и в функции этих перемещений корректируют положение вершины резца , отличающийс  тем,

20 что, с целью повышени  точности обработки за счет минимизации остаточных осевых напр жений в готовых издели х , в качестве исходного физического параметра выбирают температур25 ное удлинение обрабатываемой детали , возникающее непосредственно в ходе обработки, дл  чего дополнительно регистрируют у задней бабки податливость заготовки по трем коорди30 натам и формируют разностный электрический сигнал, в функции изменени  которого норм груют сигнал, функционально св занный с температурной деформацией заготовки, затем управ

л ют осевым усилием, стабилизиру 

осевое усилие заготовки, необходимое и достаточное дл  удержани  последней от составл ющих сил резани , при этом в функции температурного объемкого изменени  автоматически корректируют глубину резани , поддержива  диаметр обрабатываемой заготовки в заданном поле допуска,

2. Устройство дл  автоматического

управлени  точностью механической обработки длинномерных деталей, содержащее замкнутую технологическую упругую систему, первичные преобразователи деформаций, усилители, первый

блок сравнени  и управлени  задней бабкой привода и положением инструмента , упругую опору задней бабки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности обработки за счет минимизации остаточных осевых напр жений в готовых издели х, задн   бабка выполнена в виде бесконтактного динамометрического центра , включающего в себ  три первичны

преобразовател  регистрации статичес ких и динамических упругих смещений последнего по трем координатам изменени  X, Y, Z, причем первый первичный преобразователь регистрации осевых смещений в направлении оси X предназначен дл  регистрации температурных деформаций заготовки через упругий элемент, а два других первичных преобразовател  предназначены дл  регистрации деформации заднего динамометрического центра в плоскости резани  YOZ, кроме того, первый, второй и третий первичные преобразователи одновременно включены в два введенных контура управлени , причем первый контур автоматической стабилизации осевыхостаточных напр жений включает в себ  первичные преобразователи (второй и третий) перемещений заднего динамометрического центра по ос м Y и Z соответственно, оба выхода последних включены на вход дифференциального усилител , выход которого включен на вход первого масштабного усилител , на второй вход которого включен выход первого, первичного преобразовател  осевых перемещений, выход первого масштабного усилител  св зан с входом первого блока сравнени , на

второй вход которого подключен выход задатчика осевой силы, а выход блока сравнени  включен на вход последовательно соединенных элементов - первого усилител  мощности, электрогидравлического привода и динамического узла, второй контур автоматической Коррекции глубины резани 

включает в себ  блоки первого контура управлени : три первичных преобразовател  (первый, второй и третий), дифференциальный усилитель и первый масштабный усилитель, а также введенные соединенные последовательно второй масштабный усилитель, блок Зона нечувствительности, второй блок сравнени , второй вход которого св зан с выходом задатчика глубины резани , третий блок сравнени , второй усилитель мощности и электропривод перемещений резца по оси Y, причем вход третьего масштабного усилител  св зан с выходом второго

масштабного усилител , а вход третьего блока сравнени  св зан также с выходом введенного четвертого первичного преобразовател  контрол  в обратной св зи сигнала коррекции

перемещени  вершины резца в функции температурных удлинений заготовки.

ЙЕЗ

LH &ч

ТВ

.