УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАСОННЫХ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК B24B33/02 B24B27/04 

Изобретение относится к устройствам для шлифования и полирования крупногабаритных фасонных тел вращения с переменной кривизной образующей.

Известно устройство для шлифования тел вращения, состоящее из шлифовальной головки, установленной на шарнирном подвесе и перемещающейся по поверхности детали, копируя ее профиль, и колонны и горизонтальной траверсы, имеющей возможность вертикального перемещения и несущей каретки с механизмом, обеспечивающим их горизонтальное и дополнительное вертикальное перемещение.

Недостатком устройства является то, что усилие прижима инструмента и поверхности детали в процессе обработки изменяется, так как отсутствует механизм, позволяющий производить корректировку усилия прижима в зависимости от кривизны поверхности.

Известно устройство для обработки фасонных тел вращения, в котором на горизонтально-подвижной колонне установлена с возможностью вертикального перемещения каретка, на которой, в свою очередь, закреплена поворотная в вертикальной плоскости головка с вращающимся инструментом, при этом в рабочей зоне шлифовальной головки на поворотном вокруг вертикальной оси шпинделе закреплена обрабатываемая деталь.

Недостаток устройства в том, что при обработке крупногабаритных деталей, требующих кинематически несвязанных приводов перемещения инструмента и вращения детали отсутствует возможность синхронно управлять ими в зависимости от места положения инструмента на поверхности детали. Это приводит к снижению качества обработки из-за недостаточной стабилизации усилия прижима инструмента к поверхности детали.

Цель изобретения - повышение качества обрабатываемой поверхности.

Это достигается тем, что устройство для обработки фасонных тел вращения, содержащее колонну, подвижную каретку с приводом, шлифовальную головку с приводом, шарнирно закрепленную на каретке, поворотный стол для закрепления детали с приводом и блок управления, снабжено траверсой с приводом, установленной на колонне с возможностью вертикального перемещения, а каретка размещена на траверсе с возможностью горизонтального перемещения, при этом блок управления выполнен в виде цифроаналогового преобразователя, запоминающего устройства, реверсивного счетчика, распределителя импульсов, схем И или ИЛИ, делителя частоты, импульсного датчика, двух триггеров, дешифратора, причем управляющие входы приводов траверсы, каретки и поворотного стола подключены к выходам цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами запоминающего устройства, а адресные входы последнего соединены с выходами реверсивного счетчика, счетный вход реверсивного счетчика подключен к первому выходу распределителя импульсов, второй вход распределителя импульсов соединен с входом разрешения считывания запоминающего устройства, вход распределителя импульсов соединен через схему ИЛИ с выходов делителя частоты и посредством схемы И и схемы ИЛИ с выходом таймера, вход делителя частоты подключен к выходу импульсного датчика привода перемещения каретки, второй вход схемы И соединен с выходом первого триггера, R-вход которого связан с одним из выходов дешифратора, два других выхода дешифратора соединены с S и R-входами второго триггера, а выход последнего подключен к входу управления направлением счета реверсивного счетчика, при этом вход дешифратора связан с дополнительно введенными выходами запоминающего устройства.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - функциональная схема устройства, на фиг. 3 - формат кадра программы запоминающего устройства (ЗУ); на фиг. 4 - диаграмма работы устройства управления.

Устройство для обработки фасонных тел вращения включает колонну 1 с установленной на ней с возможностью перемещения траверсой 2, на которой закреплена подвижная каретка 3 с шарнирно закрепленным на ней рычагом 4, на втором конце которого шарнирно подвешена шлифовальная головка 5 с электродвигателем 6. Обрабатываемая деталь 7 установлена на поворотном столе 8, приводимым во вращение двигателем 9. Горизонтальное перемещение каретки 3 осуществляют вторым электродвигателем 10, а вертикальное перемещение траверсы 2 - третьим электродвигателем 11, прижим головки 5 производят противовесом 12, связанным с четвертым электродвигателем 13. При этом управляющие входы привода 14 траверсы 2, привода 15 каретки 3 и привода 16 вращения стола 8 подключены к выходам цифроаналогового преобразователя 17, состоящего из цифроаналоговых схем 18-20 для каждого из приводов 14-16, к выходам которых подключены усилители 21-23, входы цифроаналогового преобразователя 17 соединены с выходами запоминающего устройства 24, включающего схемы 25-27, адресные входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика 28, составленного из схем 29 и 30, счетный вход которого подключен к первому выходу распределителя 31 импульсов, состоящего из генератора 32 импульсов, выполненного на двух инверторах 33 и 34, резисторах 35-38 и конденсаторах 39 и 40, выход генератора 32 через схему И 41 соединен со счетным входом десятичного счетчика 42, второй вход схемы И 41 подсоединен к прямому выходу триггера 43, а инверсный выход - к R-входу счетчика 42, при этом третий выход счетчика 43 соединен с R-входом триггера 43. Вход распределителя 31 импульсов (S-вход триггера 43) соединен с выходом схемы ИЛИ 44, один из входов которой подключен к выходу делителя 45 частоты, выполненного на схемах 46 и 47, второй вход подсоединен к выходу схемы И 48, первый вход которой связан с выходом таймера 49, выполненного на десятичном счетчике 50, переключателе 51 и генераторе 52 импульсов, состоящего из двух инверторов 53 и 54, резисторов 55-58 и двух конденсаторов 59 и 60, второй вход схемы И 48 подключен к выходу триггера 61, S-вход которого соединен с выходом делителя 45 частоты, а R-вход через формирователь 62 импульса на резисторе 63 и конденсаторе 64 связан с выходом дешифратора 65, вход которого подключен к дополнительным выходам запоминающего устройства 24, при этом вход делителя 45 частоты подключен к выходу датчика 66 величины горизонтального перемещения каретки 3, соединенного с валом электродвигателя 9. Первый и второй выходы дешифратора 65 через формирователи 67 и 68 импульсов, выполненные на резисторах 69 и 70 и конденсаторах 71 и 72, соединены с S- и R-входами дополнительного триггера 73 и одновременно с входами второй схемы ИЛИ 74, выход которой подсоединен к счетному входу дополнительного счетчика 75, выходами подсоединенными к дополнительному переключателю 76, который связан с R-входом второго дополнительного триггера 77, S-вход его соединен с кнопкой 78 начальной установки режимов работы, к выходу триггера 77 подключено реле 79, контакты которого включены в цепь питания второго и третьего реле 80 и 81, которые подключены к выходам третьего дополнительного триггера 82, S- и R-входы его подсоединены к первому и второму выходам дешифратора 65.

Контакты реле 79 и 80 включены к входам управления реверсом приводов 15 и 16, в качестве приводов 14-16 используют серийно производимые комплектные приводы типа ЭПУ2-2-342Е. Входы предварительной установки начального хода счета реверсивного счетчика 28 подключены к выходу матрицы 83 переключателей, а по входу записи предварительно установленного кода реверсивного счетчика 28 подключена кнопка 84 с резистором 85 нагрузки, к S-входу дополнительного триггера 73 через разделительный диод 86 подключена кнопка 87 "Пуск".

Устройство для обработки фасонных тел вращения работает следующим образом.

В запоминающее устройство 24 покадрово заносится программа управления приводами 14-16. Кадр программы (фиг. 3) состоит из следующих частей: восемь разрядов установка скорости вращения электродвигателя 9 горизонтального перемещения каретки 3; восемь разрядов уставка скорости вращения электродвигателя 8 вращение стола 7 с деталью 6; шесть разрядов уставка скорости вращения электродвигателя 10 вертикального перемещения траверсы 2. Уставки скоростей определены в зависимости от положения шлифовальной головки 5 по радиусу детали 6. Таким образом каждый кадр программы соответствует определенной координате горизонтального перемещения каретки 3 вместе со шлифовальной головкой 5.

Включается питание блока управления.

Кнопкой 78 производят начальную установку режима работы. В матрице 83 набирают начальный адрес программы и кнопкой 84 заносят в реверсивный счетчик 28. На выходе схем 29 и 30 устанавливается код начального адреса программы обработки (см. фиг. 4 диаграмма 29 и 30 (Вых)). Включается кнопка 87 "Пуск".

Импульсом, сформированным кнопкой 87, запускается распределитель 31 импульсов (см. фиг. 4 диаграмма 43 (S)), первый импульс с выхода распределителя 31 импульсов поступает на счетный вход реверсивного счетчика 28 схемы 29. На выходе реверсивного 28 счетчика формируется код первого кадра программы обработки (см. фиг. 4 диаграмма 29 и 30 (Вых)).

Вторым импульсом с выхода распределителя 31 импульсов (см. фиг. 4, 42 (2)) по выставленному адресу из запоминающего устройства 24 считывается информация в двоичном коде (см. фиг. 4 диаграммы 25-27), которая поступает на входы цифроаналогового преобразователя 17.

На выходах усилителей 21-23 устанавливается напряжение (см. фиг. 4 диаграмма 16 (6), 15 (6), 14 (6)), пропорциональное скоростям, и поступает на вход приводов 14-16, при этом электродвигатели 8-10 работают на скоростях, пропорциональных этим сигналам. При работе двигателя 9 с выхода датчика 66 поступают импульсы (см. фиг. 4 диаграмма 46 (С)) на вход делителя 45 частоты, в сформированные на его выходе тактовые импульсы поступают (см. фиг. 4 диаграмма 43 (S)) на вход распределителя 31 импульсов. При этом последовательно, по мере поступления импульсов с выхода распределителя 31 импульсов, из запоминающего устройства 24 считывается кадр за кадром информация о скорости перемещения шлифовальной головки 5 в горизонтальном и вертикальном направлениях и вращения детали. Совокупность их движений определяет режимы обработки в каждой точке поверхности детали.

С дополнительного выхода запоминающего устройства 24 на входы дешифратора 65 поступает информация о начале и конце программы и начале обработки отбортовки в виде двоичного кода. На первом выходе дешифратора 65 формируется сигнал "Начало программы", который поступает на S-вход дополнительного триггера 73, на его инверсном выходе устанавливается логическая "1", которая поступает на вход реверсивного счетчика 28 и включает последний на прямой счет. Одновременно сигналом с первого выхода дешифратора 65 посредством второго дополнительного триггера 82 включается реле 80, которое включает приводы 15 и 16 на работу в прямом направлении, при этом шлифовальная головка 5 перемещается от центра детали к периферии.

По достижении шлифовальной головкой 5 отбортовки и поступлении сигнала с третьего выхода дешифратора 65 на R-вход триггера 61 счетный вход реверсивного счетчика 28 подключается к выходу таймера 49, так как импульсы с выхода датчика 66 прекращают поступать из-за остановки электродвигателя 9 согласно программе обработки.

При поступлении сигнала "Конец программы" со второго выхода дешифратора 65 триггер 73 переключается и на его инверсном выходе формируется логический "0", которым реверсивный счетчик 28 переводится на обратный счет, а из запоминающего устройства 24 считывается программа в обратном порядке.

По сигналу "Конец программы" опрокидывается триггер 82, на его инверсном выходе формируется логический "0", реле 81 включается и своими контактами в цепи приводов 15 и 16 переключает последние на реверс. При этом шлифовальная головка 5 перемещается вниз по поверхности детали 6 от периферии к центру.

Импульсы "Начало программы" и "Конец программы", поступающие с выхода дешифратора 65, поступают через схему ИЛИ 74 на счетный вход счетчика 75, с одного из выходов которого, определяющего число проходов, посредством переключателя 76 формируется сигнал "Конец программы", который поступает на вход триггера 77, на его инверсном выходе устанавливается сигнал логический "0", включается реле 79, которое своими контактами размыкает цепи питания реле 80 и 81 и вход привода 14, они выключаются и своими контактами выключают приводы 15 и 16, а реле 79 - привод 14. Процесс обработки закончен.

Усилие прижима шлифовальной головки 5 к поверхности детали 6 устанавливают грузом - противовесом 11, который перемещается электродвигателем 12 от пульта управления устройства.

Введение запоминающего устройства и подключение его входа считывания информации через распределитель импульсов к выходу датчика горизонтального перемещения каретки позволило повысить качество обработки вследствие точного определения положения шлифовальной головки на поверхности детали и синхронного считывания информации. Подключение посредством триггера входа направления считывания реверсивного счетчика адреса запоминающего устройства позволило повысить производительность устройства из-за исключения времени на переналадку по достижении крайних положений шлифовальной головкой.

Использование: машиностроение, в частности устройства для обработки крупногабаритных деталей сложной формы. Сущность изобретения: перемещение обрабатывающего инструмента осуществляется синхронно тремя приводами по соответствующим координатам относительно радиального положения инструмента на поверхности детали. При этом датчик горизонтального перемещения каретки, к которой посредством шарнирно закрепленного рычага подвешена шлифовальная головка, подключен к входу распределителя импульсов, второй выход которого подсоединен к входу считывания запоминающего устройства (ЗУ), а первый выход - к счетному входу реверсивного счетчика, выходы которого подключены к адресным входам ЗУ, при этом выход выбора направления счета реверсивного счетчика через триггер и дешифратор связан с дополнительными выходами ЗУ, основные выходы которого связаны через цифро - аналоговые преобразователи с соответствующими входами приводов. При этом с основных выходов ЗУ покадрово в зависимости от сигнала с выхода датчика поступает информация о величине скоростей электродвигателей горизонтального, вертикального перемещений инструмента и вращения детали, а при поступлении сигналов из ЗУ "Конец программ" и "Начало программ" реверсивный счетчик изменяет направление счета, программа из ЗУ считывается в обратном направлении с реверсом приводов горизонтального и вертикального перемещений инструмента. 4 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАСОННЫХ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ, содержащее колонну, подвижную каретку с приводом, шлифовальную головку с приводом, шарнирно закрепленную на каретке, поворотный стол для закрепления детали с приводом и блок управления, отличающееся тем, что оно снабжено траверсой с приводом, установленной на колонне с возможностью вертикального перемещения, а каретка размещена на траверсе с возможностью горизонтального перемещения, при этом блок управления выполнен в виде цифроаналогового преобразователя, запоминающего устройства, реверсивного счетчика, распределителя импульсов, схем И и ИЛИ, делителя частоты, импульсного датчика, двух триггеров и дешифратора, причем управляющие входы приводов траверсы, каретки и поворотного стола подключены к выходам цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами запоминающего устройства, адресные входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, счетный вход реверсивного счетчика подключен к первому выходу распределителя импульсов, второй выход которого соединен с входом разрешения считывания запоминающего устройства, вход распределителя импульсов соединен через схему ИЛИ с выходом делителя частоты и посредством схемы И и схемы ИЛИ с выходом таймера, вход делителя частоты подключен к выходу импульсного датчика привода перемещения каретки, второй вход схемы И соединен с выходом первого триггера, R-вход которого связан с одним из выходов дешифратора, два других выхода дешифратора соединены с S- и R- входами второго триггера, а выход последнего подключен к входу управления направлением счета реверсивного счетчика, при этом вход дешифратора связан с дополнительно введенными выходами запоминающего устройства.