Устройство управления формообразованием в процессе механической обработки Советский патент 1988 года по МПК B23Q15/00 

tN9

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в металлорежущих станках.

Целью изобретения является повьше ние точности обработки преидизионных деталей.

На фиг.1 представлена схема устройства управления формообразованием в процессе прецизионной механической обработки; на фиг.2 - график быстродействия двух контуров устройства управления,

На ходовом винте 1 расположены силовая 2 и ведомая 3 гайки, которые жёстко связаны между собой штоком магнитостриктора 4о Ведомая гайка 3 несет на себе суппортный узел с резцовым суппортом 5, На резце 6, обрабатывающем деталь 7, установлен дат- чик 8 механических колебаний.

Боковые поверхности витков ведомой гайки образуют датчик зазора кинематической цепи и представляют со- ббй два изолированных один от другог токопроводящих слоя 9 и 10, образую- два плеча емкостного моста 11, соединенного через усилитель 12 сигнлов с катушкой 13 индуктивностиJ находящейся на штоке магнитострикто- ра 4,

Датчик вибраций резца через усили тель 14 сигналов соединен с катушкой 15 индуктивности, установленной на штоке магнитостриктора 4.

Для сообщения резцу 6 линейной по дачи в направлении стрелки S приводят во вращение ходовой винт 1, Через силовую гайку 2 и шток магнито- сТриктора 4 линейные перемещения пе- редают резцовому суппорту 5,

Для ликвидации погрешности линейной подачи, связанной с погрешностью шага ходового винта 1, применяют электростатическую ведомую гайку 3, боковые поверхности витков которой представляют собой два изолированных один от другого токопроводящих cjfoH 9 и 10, образующих два плеча емкостного мос та 11, Электростатичес кую ведомую гайку 3 изготовляют с зазором относительно ходового винта 1 ,

В случае нарушения симметрии расположения витков ведомой гайки 3 от- но сительно витков ходового винта 1 происходит разбалансировка емкостного моста 11 и появляющийся сигнал подают на усилитель 12 и далее на инду

тивную катушку 3, электромагнитное возбуждение в которой приводит к изменению длины штока магнитостриктора 4, восстанавливающего симметрию.

Б процессе резания, осуществляемого вращением детали w , и линейной подачи резца S возникают вибрации, снижающие точность и качество обработки. Вибрации резца фиксируют датчиком 8 механических колебаний, сигнал с которого, усилённьй усилителем

14,подают на индуктивную катушку

15,электромагнитное возбуждение в которой приводит к изменению длины штока магнитостриктора 4 в противо- фазе механическим колебаниям, который в свою очередь перемещает резцовый суппорт 5 с резцом 6, нейтрализуя тем самым возникающие механические колебания.

На графике переходных функций двух контуров системы управления приняты следующие обозначения: 1 - время реакции системы нейтрализации механических колебаний на единичный сигнал, 2 время реакции системы управления зазором в винтовой паре на единичный сигнал.

Время реакции

системы нейтрализации механических колебаний выбирают таким образом, чтобы обеспечить подавление частот механических колебаний f, причем ff fn где fn - верхняя пороговая частота механических колебаний. Это означает, что

Время реакции V системы управления зазором необходимо выбирать таким, чтобы сохранить баланс моста 11 устанавливаемый за время И , составляющее

,,fn.

Баланс моста установится за время i i только в случае скорости линейно подачи S, определяемой из неравенства

где t - шаг винтовой пары.

Таким образом, предложенное устройство реализует подналадку при выполнении следующего неравенства

55

-|- с, 5 f, ,

f; .

Система нейтрализации механических колебаний бьша использована на специальном станке алмазной обработки криволинейных асферических поверхностей со значительным повышением точности обрабатываемых деталей

Формула изобретения

Устройство управления формообразованием в процессе механической обработки, содержащее расположенный на ведомой гайке шариковой винтовой пары датчик измерения зазора кинемати- ческой цепи подачи инструмента, связанный через схему управления с первым магнитострикционным приводом, а силовая и ведовые гайки жестко связаны между собой магнитостриктором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки устройство снабжено схемой компенса-

где

ции механических колебаний ннструмен-- та, выполненной в виде расположенного на инструменте датчика вибраций, связа.нного через усилитель с вторым магнитострикционным приводом, при этом постоянная времени схемы компенсации механических колебаний инструмента связана соотношением «

уС С f ,

шаг винтовой пары;

линейная подача;

время реакции схемы управления зазором кинематической цепи подачи инструмента; время реакции схемы компенсации механических колебаний; верхняя пороговая частота механических колебаний.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в металлорежущих станках. Целью изобретения является повышение точности обработки прецизионных деталей за счет учета влияния динамических погрешностей, вызванных механи- ческими колебаниями резца. Для этого винтовая пара снабжена дополнительной гайкой с микроприводомj вьтолнен- ным в виде магнитостриктора с двумя катушками, соединенного с основной гайкой и датчиком измерения осевого зазора между дополнительной гайкой и винтом. Датчик измерения представляет собой емкостной датчик с мостом разбалансировки и усилителем, выход которого подключен к одной из катушек магнитостриктора. Постоянную времени системы управления выбирают из соотношения t : S i , где t - шаг винтовой пары;. S - величина линейной подачи; время реакции системы нейтрализации механических колебаний резца; fj - время реакции системы управления зазором винтовой пары; fj, - нижняя пороговая частота механических колебаний. Система нейтрализации механических колебаний резца вьшолнена в виде последовательно включенных датчика вибраций и усилителя, вьгёод которого подсоединен к: магнитострикционному приводу, а датчик вибраций установлен на резце. 2 ил. g 4ik

10

9U9,1

Фиг. 2