ОБРАБАТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК B23Q41/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прецизионной обработки деталей со сложными поверхностями.

Известно обрабатывающее устройство, содержащее основание, поворотную платформу с инструментальной головкой, шесть приводов линейных перемещений, шарнирно соединенных своими концами с основанием и поворотной платформой, установленный на основании поворотный стол, предназначенный для закрепления обрабатываемой детали (см. а.с. СССР N 1296401).

Недостаток такого устройства заключается в том, что отсутствие в нем измерительной системы не может обеспечить получения достоверной информации о положении обрабатываемой детали в рабочем пространстве устройства, что необходимо для прецизионной обработки деталей.

Известно обрабатывающее устройство, содержащее станину, платформу, приводы линейного перемещения, каждый из которых одним концом шарнирно соединен с платформой, а другим со станиной, шпиндельную головку и поворотный стол (см. а.с. СССР N 1541019).

Однако, данное устройство не обеспечивает получения точной информации о положении обрабатываемой детали в рабочем пространстве. Определение положения детали посредством дополнительных средств снижает технологичность обработки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является гибкая производственная система, которая может быть использована как обрабатывающее устройство, содержащая пространственно подвижную платформу с инструментальной головкой, приспособление для закрепления обрабатываемого объекта, закрепленное на держателе, установленном с возможностью пространственных перемещений, и систему управления (см. а.с. СССР N 1731593 по классу B 23 Q 41/02).

Однако, данное устройство не позволяет точно контролировать положение обрабатываемого объекта вследствие отсутствия отдельно существующей измерительной системы, которая работает во взаимосвязи с исполнительными устройствами.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности и технологичности обработки за счет обеспечения многократных прецизионных измерений в процессе обработки.

Это достигается тем, что в обрабатывающем устройстве, содержащем пространственно подвижную платформу с инструментальной головкой, приспособление для закрепления обрабатываемого объекта, закрепленное на держателе, установленном с возможностью пространственных перемещений, и систему управления, последняя включает измерительную систему для определения положения платформы и датчик для определения положения рабочей поверхности инструмента, закрепленный на держателе, а держатель снабжен совокупностью базовых измерительных поверхностей, размещенных с возможностью взаимодействия с инструментом или дополнительно введенным датчиком, выполненным с возможностью установки в инструментальной головке вместо инструмента.

Базовые измерительные поверхности на держателе могут быть выполнены в виде сферы и цилиндра, расположенных соосно на одной оси, и плоскости, расположенной перпендикулярно этой оси или в виде трех сфер, центры которых не лежат на одной прямой линии, или в виде трех перпендикулярных друг другу плоскостей.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство с одним из возможных вариантов приспособления для закрепления обрабатываемого объекта.

Устройство содержит основание 1, подвижную платформу 2 с инструментальной головкой 3, приводы 4 линейного перемещения, измерители 5, предназначенные для определения положения платформы 2 и инструментальной головки 3 в пространстве, и приспособление 6 для закрепления обрабатываемого объекта 7 на основании 1. Приводы 4 и измерители 5 соединены с основанием 1 и платформой 2 шарнирно. Приспособление 6 содержит стойку 8 и держатель 9, на котором жестко закреплен обрабатываемый объект 7. Держатель 9 закреплен на стойке 8 посредством двухподвижного шарнира 10.

Возможен иной вариант соединения держателя 9 со стойкой 8, например, одноподвижный шарнир, либо соединение с возможностью прямолинейного перемещения держателя 9, либо их комбинации.

Держатель 9 имеет совокупность прецизионных базовых измерительных поверхностей, включающую, например, сферу 11, цилиндр 12 и плоскость 13. В приведенном примере держатель 9 имеет удлиненную форму, на одном конце его закрепляется обрабатываемый объект 7, а на другом конце сфера 11. Цилиндр 12 расположен со стороны крепления объекта 7 на возможно максимальном расстоянии от сферы 11. Центр сферы 11 и ось цилиндра 12 совпадает с осью вращения держателя 9 в шарнире 10. Для повышения удобства взаимодействия с измерительной системой плоская поверхность 13 может иметь вид четырех граней, параллельных оси вращения держателя 9 в шарнире 10.

Возможны иные варианты выполнения базовых измерительных поверхностей, например, в виде трех сфер, центры которых не лежат на одной прямой, в виде прецизионного куба или другого многогранника и др. Базовые измерительные поверхности 11 13 предназначены для взаимодействия с датчиком 14 положения поверхности, установленным на инструментальной головке 3. При обработке на место датчика 14 устанавливают режущий инструмент 15.

На стойке 8 закреплено устройство 16, предназначенное для определения положения рабочих поверхностей датчика 14 и инструмента 15. Для этой цели могут быть использованы известные конструкции измерительных головок, например, контактного типа, либо бесконтактные, например, оптические.

Обрабатывающее устройство работает следующим образом.

После закрепления обрабатываемого объекта 7 в держателе 9 платформу 2 перемещают посредством приводов 4 до взаимодействия датчика 14 с устройством 16 и базовыми измерительными поверхностями 11 13 и с помощью измерителей 5 определяют их положение в пространстве, а также жестко связанного с ними обрабатываемого объекта 7 относительно устройства 16. Затем с учетом полученной информации о положении обрабатываемого объекта 7 производят его обработку по заданной программе с доступных для обработки сторон, предварительно определив форму режущего инструмента 15, его положение и погрешности шпинделя с помощью устройства 16.

Если в качестве устройства 16, использовать оптический датчик, то форму инструмента и погрешности шпинделя можно измерять во время вращения последнего.

После определения формы режущего инструмента 15 посредством устройства 16 режущий инструмент можно использовать в качестве щупа для контроля положения базовых измерительных поверхностей 11 13.

Для дальнейшей обработки с других сторон объекта 7 поворачивают вместе с держателем 9 вокруг оси последнего на заданный угол. Однако, для прецизионной обработки такой поворот может оказаться недостаточно точным, в связи с чем повторяют определение положения в пространстве базовых измерительных поверхностей 11 13, и по ним определяют координаты обрабатываемого объекта 7, что обеспечивает возможность продолжения его прецизионной обработки по заданной программе.

Расположение сферы 11 и цилиндра 12 соосно с держателем 9 упрощает процесс управления автоматизированным перемещением платформы 2 для контроля положения обрабатываемого объекта 7 после его поворота вокруг оси держателя 9, т.к. при этом положение сферы 11 и цилиндра 12 практически остается неизменным и их координаты требуют лишь некоторой корректировки. Существенно меняется только положение плоскостей 13. Однако, их положение ориентировочно вводится в программу управления перемещением платформы 2, в виде заданного угла поворота держателя 9, и затем, при ощупывании контрольных поверхностей 11 13, собираются необходимые координаты и положение объекта 7 уточняется.

При повороте держателя 9 вокруг другой оси шарнира 10 существенно изменяется положение всех базовых поверхностей 11 13. Однако, ориентировочный учет в программе управления заданного угла поворота упрощает управление перемещением платформы 2 и сбор координат поверхностей 11 13.

Использование: машиностроение, для обработки деталей со сложными поверхностями. Сущность изобретения: устройство содержит основание 1, подвижную платформу 2 с инструментальной головкой 3, приводы 4 линейного перемещения, измерители 5 для определения положения подвижной платформы 2, приспособление 6 для закрепления обрабатываемого объекта. Приспособление 6 выполнено в виде закрепленного на основании 1 с возможностью линейных и угловых перемещений держателя 9 и стойки 8. Держатель 9 имеет совокупность прецизионных базовых измерительных поверхностей 11, 12, 13. На инструментальной головке 3 расположен датчик 14 положения поверхности. На стойке 8 закреплено устройство 16 для определения положения рабочих поверхностей датчика 14. После закрепления обрабатываемого объекта 7 в держателе 9 платформу 2 перемещают до взаимодействия датчика 14 с устройством 16 и базовыми измерительными поверхностями 11 - 13. Измерителями 5 определяют их положение в пространстве. Затем с учетом полученной информации производят обработку объекта 7 по заданной программе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Обрабатывающее устройство, содержащее пространственно подвижную платформу с инструментальной головкой, приспособление для закрепления обрабатываемого объекта, закрепленное на держателе, установленном с возможностью пространственных перемещений, и систему управления, отличающееся тем, что система управления включает измерительную систему для определения положения платформы и датчик для определения положения рабочей поверхности инструмента, закрепленный на держателе, а последний снабжен совокупностью базовых измерительных поверхностей, размещенных с возможностью взаимодействия с инструментом или дополнительно введенным датчиком, выполненным с возможностью установки в инструментальной головке вместо инструмента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что базовые измерительные поверхности на держателе выполнены в виде сферы и цилиндра, расположенных соосно на одной оси, и плоскости, расположенной перпендикулярно к этой оси. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что базовые измерительные поверхности выполнены в виде трех сфер, центры которых не лежат на одной прямой линии. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что базовые измерительные поверхности выполнены в виде трех перпендикулярных одна к другой плоскостей.