Изобретение относится к области активного контроля обработки деталей и может применяться, в частности, к способам токарной обработки металлов резанием на высокоточном оборудовании с ЧПУ.
Известно устройство управления точностью формы, содержащее датчик контроля, связанный с усилительно-преобразовательными элементами, и исполнительные механизмы. К недостаткам этого устройства можно отнести сложность конструкции и низкую жесткость устройства, что приводит к увеличению шероховатости обрабатываемой поверхности детали [1].
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство обеспечения геометрической точности и размерной настройки металлорежущего станка, содержащее блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, резец и деталь [2].
Недостаток этого устройства - невозможность компенсации возмущающих воздействий, действующих на деталь при прохождении режущего инструмента по ее поверхности в реальном времени, что снижает ее геометрическую точность.
Технической задачей изобретения является повышение геометрической точности поверхностей при прецизионной обработке деталей типа тел вращения на высокоточном оборудовании с ЧПУ в реальном времени.
Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, резец и деталь, вводится оптический датчик, аналого-цифровой преобразователь и компьютер, позволяющий определять разность между требуемым значением размера детали и текущим размером детали полученного от оптического датчика в реальном времени. Выход оптического датчика подключен к входу аналого-цифрового преобразователя. Выход аналого-цифрового преобразователя связан с входом компьютера. Выход компьютера подключен к входу блока усиления сигнала. Выход блока усиления сигнала соединен с входами исполнительных механизмов, выходы которых соединены с входами резца и задней бабки. Использование этих связей в устройстве позволит устранить возмущающие воздействия, действующие на деталь в реальном времени, путем перемещения исполнительными механизмами резца, тем самым увеличить геометрическую точность обрабатываемых поверхностей деталей на высокоточном оборудовании с ЧПУ.
На чертеже приведена схема устройства управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании ЧПУ.
Устройство управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании ЧПУ содержит: оптический датчик 1, аналого-цифровой преобразователь 2, компьютер 3, блок усиления сигнала 4, исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ 5 и 6, резец 7, передняя бабка 8, задняя бабка 9 и деталь 10.
Связи в устройстве управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании ЧПУ расположены в следующем порядке: выход оптического датчика 1 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 2. Выход аналого-цифрового преобразователя 2 связан с входом компьютера 3. Выход компьютера 3 подключен к входу блока усиления сигнала 4. Выход блока усиления сигнала 4 соединен с входами исполнительных механизмов 5 и 6, выход исполнительного механизма 5 соединен с резцом 7, а выход исполнительного механизма 6 подключен к задней бабки 8. Деталь 10 удерживается передней бабкой 8 и задней бабкой 9.
Устройство управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании ЧПУ работает следующим образом. Осуществление работы устройства производилось на примере центровой токарной обработки поверхностей детали на оборудовании с ЧПУ. С момента включения вращения детали 10, имеющей центровые отверстия для ее базирования на станке, на чистовых режимах обработки возникают возмущающие воздействия, такие как температурная деформация, размерный износ инструмента и т.д., из-за чего меняется начальное положение детали и резца, а также ухудшается качество обработанных поверхностей. Определение суммарной величины возмущающих воздействий позволит в реальном времени посредством выдачи сигналов на исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ компенсировать эти погрешности, что позволит увеличить геометрическую точность обработанной поверхности детали.
Электрический сигнал текущего значения размера обрабатываемой поверхности детали ε с оптического датчика 1 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, и далее цифровой сигнал εц передается на вход компьютера 3, где сравнивается с требуемым размером детали. Если размер совпадает, то обработка продолжается. Если не совпадает, то необходимо рассчитать значение компенсации. В компьютере 3 по формулам определяется суммарное значение возмущающих воздействий ε' в произвольной точке
где Ру - сила резания; V - скорость резания; S - подача; t - глубина резания; JA - стандартная жесткость передней бабки; JБ - стандартная жесткость задней бабки (значения JA, JБ берутся из паспорта станка); x - расстояние от передней бабки до произвольной точки на детали; L - длина детали; D - диаметр детали; αt - температурный коэффициент линейного расширения; Со - коэффициент, характеризующий условие обработки; В - вылет резца; Fp - площадь сечения резца; δв - предел прочности обрабатываемого материала; ts - время, затраченное на отвод инструмента, Vs - скорость съема припуска; tд - время изменения контролируемого размера, Vд - скорость изменения контролируемого размера; tu - время изменения измерительного сигнала, Vu - скорость изменения измерительного сигнала.
После того как суммарное значение возмущающих воздействий ε' в произвольной точке рассчитано, выбираются новые значения режимов резания, а именно подача S и скорость резания V, для того, чтобы снизить значение ε' до минимума. При обработке деталей типа тел вращения необходимо значение ε' разделить на два. Далее сигнал с компьютера 3 передается на блок усиления сигнала 4 для пропорционального усиления согласно установленному значению коэффициента Ki=f(V, S). Затем с блока усиления сигнала 4 подается управляющий сигнал на исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ 5 и 6 для изменения расположения резца 7 и задней бабки 9 соответственно, обеспечивая тем самым необходимую коррекцию положения резца 7 и относительного расположения детали 10 в реальном времени.
Таким образом, предлагаемое устройство повысит геометрическую точность поверхностей при прецизионной обработки деталей типа тел вращения на высокоточном оборудовании с ЧПУ в реальном времени.
Литература
1. Авторское свидетельство РФ №1344521, кл. В 23 В 25/06, B 23 Q 15/00, 1986 (аналог).
2. Патент РФ №2116869, кл. В 23 В 25/06, В 23 В 41/00, 1998 (прототип).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ | 2008 |
|
RU2381888C2 |
УСТРОЙСТВО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (ЧПУ) | 2008 |
|
RU2386519C2 |
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ | 2010 |
|
RU2452595C2 |
Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением | 2017 |
|
RU2677443C2 |
УСТРОЙСТВО ВЫСОКОТОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ ЧПУ | 2005 |
|
RU2280540C1 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ | 2008 |
|
RU2379169C2 |
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧПУ | 2010 |
|
RU2458773C2 |
ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК СЕНСОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ КООРДИНАТНЫМ СТАНКОМ | 2014 |
|
RU2571669C2 |
УСТРОЙСТВО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧПУ КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ | 2005 |
|
RU2325247C2 |
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ | 2005 |
|
RU2288809C1 |
Изобретение относится к области обработки металлов резанием, токарной обработке с активным контролем размеров деталей. Устройство включает блок усиления сигнала, исполнительные механизмы и резец. Для повышения точности обработки в реальном времени оно снабжено оптическим датчиком, аналого-цифровым преобразователем и компьютером для сравнения с требуемым размером детали и определения суммарного значения возмущающих воздействий в произвольной точке, вход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, а выход подсоединен к входу блока усиления сигнала, выход которого подключен к входам исполнительных механизмов. 1 ил.
Устройство управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании с числовым программным управлением (ЧПУ), включающее блок усиления сигнала и исполнительный механизм, соединенный с резцом, отличающееся тем, что оно снабжено оптическим датчиком, аналого-цифровым преобразователем и компьютером для сравнения с требуемым размером детали и определения суммарного значения возмущающих воздействий в произвольной точке, вход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, а выход подсоединен к входу блока усиления сигнала, выход которого подключен к входам исполнительных механизмов.
СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ И РАЗМЕРНОЙ НАСТРОЙКИ ВЫСОКОТОЧНОГО МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА | 1997 |
|
RU2116869C1 |
Устройство для стабилизации скорости резания | 1978 |
|
SU752218A1 |
Способ автоматического управления точностью обработки на токарных многошпиндельных автоматах и устройство для его осуществления | 1985 |
|
SU1292985A1 |
УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ | 2000 |
|
RU2190503C2 |
Авторы
Даты
2006-12-10—Публикация
2005-02-08—Подача