УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2010 года по МПК B23Q15/18 B23B25/06 

Описание патента на изобретение RU2381888C2

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к средствам активного контроля обработки детали в реальном времени на оборудовании с ЧПУ. В процессе резания происходит температурная деформация самого инструмента и детали. Вследствие этого появляется температурная погрешность. Оценка этой возмущающей величины является важной задачей, от решения которой зависит повышение точности технологического процесса.

Известен способ управления токарной обработкой по тепловизионному изображению сходящей с резца стружки [1].

Недостатком способа являются низкая точность определения параметров схода стружки и ограниченные технологические возможности. С помощью тепловизора измеряются только параметры стружки. Остальные параметры, например расширение резца и детали, в зависимости от температурных деформаций не контролируются. Другой недостаток заключается в том, что информация от тепловизора передается в компьютер через адаптер тепловизионного ввода 4, выполняющий функцию преобразования теплограммы в цифровой сигнал. Не указано, каким образом происходит компенсация температурной деформации с помощью тепловизора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство высокоточной обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, содержащее резец, блок усиления сигнала, датчик температуры, при этом оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, блоком подачи смазочно-охлаждающей жидкости и компьютером, причем датчик температуры встроен в резец и соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом компьютера, выход которого через блок усиления сигнала соединен с блоком подачи смазочно-охлаждающей жидкости [2].

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции резца и то, что для работы устройства необходим АЦП 2, использующийся для преобразования аналогового сигнала в цифровой, что усложняет конструкцию устройства.

Технической задачей изобретения является компенсация температурных погрешностей с целью обеспечения высокой точности обработки деталей на оборудовании с ЧПУ и упрощение конструкции устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство теплового контроля точности обработки детали, содержащее режущий инструмент (резец), блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, деталь, блок подачи смазочно-охлаждающей жидкости и компьютер, вводится тепловизор с цифровым выходом. Компьютер позволяет определять разность между заданным значением температуры и значением температуры резца, поступающим от тепловизора в реальном времени.

Цифровой выход тепловизора 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, а также с входом блока подачи смазочно-охлаждающей жидкости. Использование этих связей в устройстве позволит компенсировать температурные погрешности, возникающие при резании температурной деформации ΔT, то есть в зависимости от значения разности между заданным значением t0 и значением температуры резца t, полученной с тепловизора с цифровым выходом, изменяется пространственное расположение задней бабки на величину ΔT и тем самым обеспечивается высокая точность обрабатываемых поверхностей деталей на оборудовании с ЧПУ.

На чертеже приведена схема устройства теплового контроля точности обработки детали.

Устройство теплового контроля точности обработки детали содержит: тепловизор с цифровым выходом 1, компьютер 2, блок усиления сигнала 3, исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ 4 и 5, резец 6, передняя бабка 7, задняя бабка 8, деталь 9 и блок подачи смазочно-охлаждающей жидкости 10.

Связи в устройстве теплового контроля точности обработки детали расположены в следующем порядке: температурная деформация ΔT резца 7 контролирует тепловизор 1, который подключен к входу компьютера 2. Выход компьютера 2 подключен к входу блока усиления сигнала 3. Выход блока усиления сигнала 3 подключен к входу блока управления подачи смазочно-охлаждающей жидкости 10, а также соединен с входами исполнительных механизмов 4 и 5, при этом выход исполнительного механизма 4 соединен с резцом 6, а выход исполнительного механизма 5 подключен к задней бабке станка 8. Деталь 9 закреплена в центрах передней бабки 7 и задней бабки 8.

Осуществление работы устройства производилось на примере центровой токарной обработки поверхностей детали на оборудовании с ЧПУ. Устройство теплового контроля точности обработки детали работает следующим образом.

С момента включения вращения детали 9 при прохождении резца 6 по ее поверхности возникают температурные погрешности, вследствие действия которых ухудшается качество обработанной поверхности, то есть может появиться бочкообразность, седлообразность или конусность детали.

Температурная погрешность технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь ΔT при прохождении резца по поверхности детали определяется по формуле

где l - линейный размер поверхности обрабатываемой детали; αt - температурный коэффициент линейного расширения, зависящий от материала обрабатываемой детали; t-t0 - разность температур между заданным значением t0 и значением температуры резца t, полученной с тепловизора с цифровым выходом (t0 - задается в компьютере 2 до обработки детали 9; параметр t - поступает на компьютер 2 от тепловизора с цифровым выходом 1 во время обработки детали на оборудовании с ЧПУ).

Цифровой сигнал значения температуры t0 задается в компьютере 2 до начала обработки детали на оборудовании с ЧПУ. Его значение определяется при расчете режимов резания в процессе обработки детали. Цифровой сигнал текущего значения температуры t с тепловизора 1 поступает на вход компьютера 2. В компьютере 2 определяется разность между заданным значением t0 и значением температуры резца t, полученной с тепловизора с цифровым выходом, ΔT по формуле (1). Если разность ΔT не превышает допустимое значение, то процесс обработки продолжается. Если значение ΔT превышает допустимое, то необходимо с помощью исполнительного механизма 5 переместить заднюю бабку 8 на величину ΔT. Для этого с выхода компьютера 2 подается управляющий сигнал на блок усиления 3 для пропорционального усиления и передачи его на вход исполнительного механизма 5 с целью смещения задней бабки 8 на величину ΔT. Следовательно, производится коррекция температурного расширения резца на величину погрешности ΔT. То есть производится компенсация температурной деформации резца в режиме реального времени.

Таким образом, предлагаемое устройство теплового контроля точности обработки детали позволит при максимальном быстродействии осуществить тепловой контроль обрабатываемых на оборудовании с ЧПУ деталей в реальном времени с целью повышения их точности.

Литература

1. Патент РФ №2243860, кл. В23В 1/00, 2005 (аналог).

2. Патент РФ №2280540, кл. В23В 25/06, 2006 (прототип).

Похожие патенты RU2381888C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ВЫСОКОТОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ ЧПУ 2005
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Милостная Наталья Анатольевна
RU2280540C1
Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением 2017
  • Романов Егор Николаевич
  • Василишин Игорь Иванович
RU2677443C2
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ВЫСОКОТОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ ЧПУ 2005
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Милостная Наталья Анатольевна
RU2288808C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ НА ТОКАРНОМ ОБОРУДОВАНИИ С ЧПУ 2010
  • Бобырь Максим Владимирович
RU2465116C2
УСТРОЙСТВО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (ЧПУ) 2008
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Сибилева Анна Леонидовна
RU2386519C2
УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2011
  • Емельянов Сергей Геннадьевич
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Анциферов Артем Всеволодович
RU2470757C2
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ 2005
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Милостная Наталья Анатольевна
RU2288809C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧПУ 2011
  • Червяков Леонид Михайлович
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Анциферов Артем Всеволодович
RU2486992C2
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 2010
  • Буевич Владимир Николаевич
  • Татаркин Евгений Юрьевич
RU2452595C2
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧПУ 2010
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Беломестная Анна Леонидовна
  • Титов Дмитрий Витальевич
  • Локтионов Аскольд Петрович
RU2458773C2

Реферат патента 2010 года УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к средствам активного контроля обработки детали в реальном времени на оборудовании с ЧПУ. Устройство содержит переднюю и заднюю бабки, резец, блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, блок подачи смазочно-охлаждающей жидкости и компьютер. Выход компьютера подключен к входу блока усиления сигнала, а его выход соединен с входами исполнительных механизмов. Вход резца, вход задней бабки и вход блока подачи смазочно-охлаждающей жидкости соединены с выходами исполнительных механизмов. Устройство снабжено средством контроля температурной деформации резца в виде тепловизора с цифровым выходом, который подключен к входу компьютера. Техническим результатом является компенсация температурных погрешностей с целью обеспечения высокой точности обработки деталей на оборудовании с ЧПУ и упрощение конструкции устройства. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 381 888 C2

Устройство высокоточной обработки детали на оборудовании с ЧПУ, содержащее переднюю и заднюю бабки, резец, блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, блок подачи смазочно-охлаждающей жидкости и компьютер, при этом выход компьютера подключен к входу блока усиления сигнала, а его выход соединен с входами исполнительных механизмов, выходы которых соединены с входами резца и задней бабки и входом блока подачи смазочно-охлаждающей жидкости, отличающееся тем, что оно снабжено средством контроля температурной деформации резца в виде тепловизора с цифровым выходом, который подключен к входу компьютера.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2381888C2

УСТРОЙСТВО ВЫСОКОТОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ ЧПУ 2005
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Милостная Наталья Анатольевна
RU2280540C1
Способ окраски и расцветки волокнистых материалов и изделий из них в черный цвет 1940
  • Матвеев Д.С.
  • Мохова Н.Ф.
SU61284A1
Центробежная муфта 1982
  • Гузенко Юрий Михайлович
SU1060830A2
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ВЫСОКОТОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ ЧПУ 2005
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Милостная Наталья Анатольевна
RU2288808C2
US 4928019 A, 22.05.1990.

RU 2 381 888 C2

Авторы

Титов Виталий Семенович

Бобырь Максим Владимирович

Сибилева Анна Леонидовна

Даты

2010-02-20Публикация

2008-02-05Подача