УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СИЛЫ РЕЗАНИЯ НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ Советский патент 1974 года по МПК B23B25/06 

1

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для станков, например, универсальных токарных, фрезерных, расточных, у которых единый двигатель осуществляет кинематически связанные главное движение и движение подачи.

Известны устройства для стабилизации мощности или силы резания за счет регулирования скорости подачи.

В известном устройстве кинематическая связь между коробкой скоростей и подач разрывается, вводится самостоятельный привод подачи, скорость которого изменяется в зависимости от заданного уровня мощности или силы резания и от отклонения фактически величин от заданных.

Однако самостоятельный привод подач должен обладать широким диапазоном регулирования, перекрывающим весь диапазон подач станка.

Изменение скорости вращения двигателя приводит к изменению минутной подачи, в то время, как мощность или сила резания определяются оборотной подачей. Это усложняет настройку системы стабилизации при изменении числа оборотов шпинделя. Причем перенастройка дополнительного привода обычно связана с приемами, не привычными для станочника: необходимо регулировать потенциометры, следить за показаниями приборов и т. д.

Дополнительный двигатель и схема его управления должны обладать достаточно большой мощностью, чтобы обеспечить перемещение инструмента во всех режимах резания.

Динамические выбросы силы или мощности

резания, вызванные резкими изменениями припусков или твердости заготовки, обрабатываются благодаря снижению скорости вращения дополнительного двигателя. Так как инерционность обычных двигателей велика, а

постоянная времени на уменьшение скорости обычно больше постоянной времени на увеличение скорости вращения, то значительные динамические перерегулирования неизбежны. Цель изобретения - упростить эксплуатацию устройства, снизить диапазон регулирования подачи и уменьшить мощность в цепи управления.

Это достигается тем, что в кинематическую цепь станка встроен дифференциально-суммирующий механизм так, что первый его вход соединен с выходом коробки скоростей, ко второму входу присоединен регулируемый привод, а выход дифференциально-суммирующего механизма соединен со входом коробки

подач.

3

С целью улучшения динамических характеристик регулируемый привод вынолнен в виде управляемой тормозной муфты, момент сопротивления которой определяется измеряемым сигналом, соединенной с выходом дифференциального-суммирующего механизма и генератора. Скорость последнего зависит от момента сопротивления тормозной муфты. Генератор нрисоединен к одному из входов дифференциально-суммирующего механизма через фрикционную муфту.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства применительно к универсальному токарному станку; на фиг. 2 - электрическая схема соединения элементов станка.

Устройство состоит из дифференциальносуммирующего механизма (ДСМ) 1, один вход которого, например колесо 2, присоединен к шестерне 3 выхода коробки скоростей, а выход ДСМ, например водило 4, - к входному валу 5 коробки подач и регулируемого привода.

Регулируемый привод состоит из управляемой, панример, порошковой тормозной муфты 6, соедипеппой с водплом 4, и генератора 7, вал которого через нестерни 8 и фрикционную муфту 9 сцепляется с колесом 10.

Обмотка 11 тормозной муфты 6 присоединена к выходу усилителя 12 сигналов измерителя 13 силы Р или мощности /V.

Обмотка возбуждения 14 генератора 7 питается обычным образом от источника э.д.с. постоянного тока fi, а якорь 15 подпитывается небольшим источником э.д.с. - EZ через диод 16 и одновременно нагружен сопротивлением 17 через диод 18.

Устройство работает следующим образом.

На холостом ходу суппорта стапка при отсутствии сил резания сигнал на выходе усилителя 12 равен нулю. Соответственно момент сонротивления, создаваемый муфтой 6, также равен нулю. Момент сил сопротивления холостому ходу, приведенный к валу генератора 7, уравновешивается движущим момептом, создаваемым источником EZ таким образом, что колесо 10 оказывается неподвижным (или вращается с очень малой скоростью). При этом водило 4 вращает входпой вал 5 коробки подач с максимальной скоростью, а величина оборотной подачи суннорта станка определяется передаточным отношением коробки подач.

Очевидно, что изменение скорости вращения шнинделя не вызывает изменения оборотной подачи.

В процессе обработки заготовки возникает сила резания, па выходе измерителя 13 и усилителя 12 появляется электрический сигпал, муфта 6 создает тормозной момент на водиле 4. В результате вал генератора 7 нриводится БО вращение с такой скоростью, при которой момент сопротивления вращению сравняется с приведенным тормозным моментом. Соответственно скорость вращения водила и входного вала коробки подач уменьшается, уменьшится оборотная нодача суппорта станка.

Подбором коэффициента усиления усилителя 12 и величины сонротивления 17 в цепи якоря генератора 7 обеспечивается необходимая пропорциональность между приращением силы или мощности резания и комненсирующим эти нриращения изменением подачи.

Поскольку при изменении оборотов шпинделя оборотная нодача не изменяется, то дианазон изменения нодач от привода устройства должен обеспечить лишь приращения, необходимые для компенсации возможных

колебаний припуска и физических характеристик заготовки.

Так как управление скоростью подачи осуществляется с помощью фрикционной муфты 6, то мощность в цепи управления невелика

и значительно меньше необходимой мощности унравления самостоятельным приводом.

Динамические выбросы силы или мощности сводятся до малых величин благодаря малой инерционности муфты. Кроме того, скорость

замедления подачи может быть увеличена с помощью кратковременного форсирования тормозного момента, например, сигпалами производной от мощности или силы. При этом фрикциоппая муфта 9 проскальзывает, нредохраняя ДСМ от перегрузок.

Прпменепие предлагаемого устройства не изменяет обычных приемов унравления станком и режимами резания, которые сводятся к переключению коробок скоростей и подач.

Предмет изобретения

1.Устройство для стабилизации силы резания на металлорежущих станках с регулируемым приводом подачи, управляемым в зависимости от измеряемой силы резания, отличающееся тем, что, с целью упрощения экснлуатации, снижения дианазона регулирования нодачи и уменьшения мощности в цепи управления, в кинематическую цень станка встроен дифференциально-суммирующий механизм так, что первый его вход соединен с выходом коробки скоростей, ко второму входу присоединен регулируемый привод, а выход дифференциально-суммирующего механизма соединен со входом коробки нодач.

2.Устройство по н. 1, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, регулируемый привод выполпен в виде унравляемой тормозной муфты, момент сопротивления которой определяется измеряемым сигналом, соединенной с выходом дифференциально-суммирующего механизма и генератора, скорость которого зависит от момента сопротивления тормозной муфты, присоединенного к одному из входов дифференциально-суммирующего механизма через фрикционную муфту.