УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ТОКАРНОГО СТАНКА Российский патент 1999 года по МПК B23Q15/07 

Изобретение относится к области металлорежущего оборудования и, в частности, к обработке деталей с высокой точностью на токарных станках.

Наиболее близким по технической сущности является устройство автоматического регулирования точности обработки цилиндрических поверхностей, содержащее два диаметрально противоположных датчика перемещения и механизм принудительных колебаний инструмента. К недостаткам известного технического решения следует отнести использование контактных датчиков перемещения, которые имеют низкую частоту собственных колебаний, в результате чего вносится большая погрешность в измерение биения обрабатываемой детали. Форма обработанной поверхности есть результат взаимодействия двух формообразующих движений - заготовки и обрабатывающего инструмента. В известном техническом решении учитывают только колебания детали и не учитывают движение обрабатывающего инструмента, что не позволяет получить высокую точность обработки детали. Устройство автоматического регулирования точности направлено только на уменьшение единственного показателя точности (биения), в то время как другие показатели точности не контролируются.

Технической задачей является контроль точности изготовления детали по нескольким регламентированным показателям точности и автоматическое их регулирование с целью получения оптимальных показателей точности.

Технический результат в устройстве автоматического управления точностью токарного станка достигается тем, что оно снабжено датчиком угла поворота шпинделя, а датчики перемещения выполнены бесконтактными, установлены под углом 90^o друг к другу и их наконечники взаимодействуют с поверхностью патрона, дополнительно введены два бесконтактных датчика перемещения, расположенные под углом 90^o друг к другу, закрепленные на резцедержательной головке суппорта и взаимодействующие с прецизионной линейкой, которая крепится на станине станка.

Полученное новое качество от данной совокупности признаков ранее не было известно и достигается только в данном устройстве.

Устройство поясняется графическим материалом.

На чертеже изображена схема расположения элементов, входящих в устройство.

Устройство монтируют на токарном станке 1, в патроне 2 которого закреплена обрабатываемая деталь. На корпусе шпиндельной бабки закрепляют две державки 3, в которых установлены два бесконтактных датчика 4 перемещения. Измерительные наконечники датчиков 4 перемещения взаимодействуют с поверхностью патрона 2, в результате чего в измерительной системе возникают сигналы, которые подаются на усилительное устройство 5. На резцедержателе 6 суппорта закрепляют державку 7, в которой устанавливают два бесконтактных датчика 8 перемещения. Измерительные наконечники датчиков 8 взаимодействуют с прецизионной линейкой 9, в результате чего в измерительной системе возникают сигналы, которые подаются на усилительное устройство 5. С задним концом шпинделя соединяется отметчик угла поворота шпинделя (на чертеже не показан). Сигнал от отметчика угла поворота подается на интерфейсную плату компьютера 10. Сигналы от всех датчиков перемещения 4 и 8 после их усиления также подаются на интерфейсную плату компьютера 10. Компьютер 10 после обработки поступивших сигналов выдает подналадочный сигнал на усилитель мощности 11, откуда он подается на вибратор 12, который жестко соединен с резцом 13.

В процессе обработки детали на токарном станке 1 датчики перемещения 4 и 8 фиксируют положение оси патрона и детали и вершины резца в пространстве в зависимости от угла поворота шпинделя, что фиксируется датчиком угла поворота. После усиления сигналы поступают в компьютер 10, где по разработанной программе производится расчет и построение геометрического образа поперечного сечения обрабатываемой детали.

Разработанная программа позволяет произвести расчет упругой оси шпиндель - патрон - деталь по известным формулам и на основе ее построить геометрический образ детали в трехмерном пространстве. По геометрическому образу детали определяются регламентированные показатели точности, после чего рассчитывают частоту, амплитуду и фазу подналадочного сигнала, который подается на усилитель мощности 11 и после усиления на вибратор 12. Вибратор 12 заставляет резец 13 совершать колебания, которые будут способствовать получению детали с оптимальными показателями точности. В том случае, если в процессе обработки детали произойдет изменение точности обработки детали по причине, например, затупления резца, то система автоматически изменит показатели подналадочного сигнала и вернет процесс обработки в режим оптимального резания.

Изобретение может быть использовано при обработке деталей с высокой точностью на токарных станках. Технической задачей является контроль точности изготовления детали по нескольким регламентированным показателям точности и автоматическое их регулирование с целью получения оптимальных показателей точности. В процессе обработки детали на токарном станке датчики перемещения фиксируют положение оси детали и вершины резца в пространстве в зависимости от угла поворота шпинделя, что фиксируется датчиком угла поворота. После усиления сигналы поступают в компьютер, где по разработанной программе производится расчет и построение геометрического образа поперечного сечения детали. Разработанная программа позволяет произвести расчет упругой оси шпиндель - патрон - деталь по известным формулам и на основе ее построить геометрический образ детали в трехмерном пространстве. По геометрическому образу детали определяют регламентированные показатели точности, после чего рассчитывают частоту, амплитуду и фазу подналадочного сигнала, который подается на усилитель мощности и после усиления на вибратор, который заставляет резец совершать колебания, которые будут способствовать получению детали с более высокими показателями точности. 1 ил.

Устройство автоматического управления точностью токарного станка, содержащее два датчика перемещения и механизм принудительных колебаний инструмента, отличающееся тем, что оно снабжено компьютером и датчиком поворота шпинделя, датчики перемещения выполнены бесконтактными и установлены под углом 90^o друг к другу, дополнительно введены два бесконтактных датчика перемещения, расположенных под углом 90^o друг к другу, закрепленных на резцедержательной головке суппорта и взаимодействующих с прецизионной линейкой, которая закреплена на станине станка, причем входы компьютера соединены со всеми датчиками, а его выход соединен с механизмом принудительных колебаний, жестко соединенным с резцом.