Устройство для растачивания глубоких отверстий Советский патент 1980 года по МПК B23Q15/00 B23Q17/18 

Изобретение относится к области тяжелого машиностроения, а именно к механической расточке осевых отверстий в крупногабаритных изделиях типа труба. Известно механическое устройство управления осевой расточкой изделий типа труба, в котором перемещение на направляющие брусья передается от исполнительных механизмов через штан ги и клинья, что обеспечивает повыше ние жесткости и точности регулирования 1 . Недостатком этого механизма является громоздкость, сложность, он содержит много инерционных звеньев и не имеет непосредственного контроля за величинами смещений направляющих брусьев. Цель изобретения - повышение точ ности и быстродействия управлений. Поставленная цель достигается тем, что механизм регулирования смещения росточной головки снабжен электротермосиловыми элементами с мембраной и нагревательным элементом, установленными на направляющих брусьях, причем каждый из электротермосиловых элементов соединен с нагревательным элементом посредством последовательно включенных датчика величины перемещения мембраны и усилителя. На фиг.1 схематически изображено устройство расточной головки ; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 ; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - устройство электротермосилового элемента- на фиг.5 - принципиальная электрическая схема включения двух противоположно установленных электротермосиловых элементов. На расточной штанге 1 (фиг.1) во вращающейся втулке 2 установлены S/злы 3 управления, направляющие бруЬья 4 которых прижаты к внутренней обрабатываемой поверхности изделия 5, На корпусе 6 узла управления (фиг.2 и 3) установлена обойма 7 с направляющим брусом 4, удерживаемая планками 8, через прокладки 9. С внутренней стороны обойма 7 опирается на электротермосиловые элементы 10, зафиксированные в корпусе стопорами 11, Каждый электротермосиловой элемент 10 (фиг.4) состоит из стакана 12, герметически закрытого мембраной 13 с центральным упором, под которым расположен якорь 14 индуктивного датчика 15 с катушкой 16, Сердечник датчика 15 закреплен в стакане 12 через изоляционную прокладку 17 и соединен с одной стороны с нагревателем 18, например с проволочной спиралью, а с другой - с электрическим контактом 19. Нагреватель 18 удерживается сепаратором 20 и стопорным кольцом 21. Центральный стержень 22, изолированный втулкой 23 от сердечника датчика 15, соединен с одним концом, обмотки катушки 16 и снабжен электрическими контактом 24. Внутренняя полость элемента 10 заполнена электроизоляционной Жидкостью 25 с высоким температурным коэффициентом объемного расширения. Нагреватели 18 (фиг. 5) двух взаимно противоположных электротермосиловых элементов 10 включены на входы балансного усилителя постоянного тока, выполненного, например, на транзисторах 26 и 27, имеющих цепи глубоких обратных свяэей по току на резисторах 28 и 29 и делитель напряжения смоцения рабочей точки на резисторах 30 и 31, соединенный с базами транэисторов через балансные резисторы 32 и 33, зашунтированные конденсатором 34.

Обмотки катушек 16 датчиков 15 совместно с обмотками 35 входного Iтрансформатора 36 образуют мостовую схему включения, выход которой через предварительный усилительный каскад 37 подключен на вход фазочувствительного преобразователя 38, соединенного своим выходом непосредственно с базами транзисторов 26 и 2 выходного баланса усилителя мощности. Сигнальная обмотка 39 трансформатора 36 соединена с клемм 1ми 40 подачи сигнала управления. Клеммы 41 соединяют с источником напряжения питания фазочуэствительного преобразователя, а 42 - с источником питания усилителя мсяцности.

Устройство работает следукияим образом.

В процессе расточки расположенная на штанге 1 втулка 2 получает вращение эа счет сил трения, возникгиощих между направляющими брусьями 4 и изделием 5.

В мспленты нормальной концентрической расточки изделия внешняя система автоматического контроля эксцентриситета не вьюает на устройство сигналов коррекции, транзисторы 26 и 27 работают в симметричном режиме и поддерживают одинаковые токи в нагревателях 18 электросиловых элементов 10. Это состояние соответствует начальным условиям, при котоpcHvt противоположные брусья 4 имеют симмвЕричное расположение опорных поверхностей относительно оси расточной штанги 1.

Напротив, в случае возникновения эксцентриситета оси растачиваемого

отверстия, внешняя система автомагического контроля вьщает сигналы коррекции, пропорционально проекциям вектора эксцентриситета на оси прямоугольной системы координат, совмещенные с осями вращаиощихся направляющих брусьев 4. Эти сигналы, представленные переменным током промышленной частоты, после прохождения по прямой цепи от трансформатора 36, через усилитель 37, фазочувствительный преобразователь 38, балансный усилитель на транзисторах 26 и 27, нагреватель 18 приводят к изменению температуры жидкости 25 ;,в электротврмосиловом элементе 10, ее расширению и к изменению положения мембраны 13 с упором. При этом в результате изменения магнитного зазора между якорем 14 и сердечником датчика 15 возникает разбаланс индуктивного моста, состоящего из обмоток катушек 16 двух электротермосиловых элементов 10 и двух обмоток 35 трансформатора 36. Этот сигнал, являясь сигналом обратной связи, автоматически корректирует величину приргицения тока в нагревателе в функции от величины зазора и сигнс1ла управляющего воздействия, поданного на клеммы 40. Корректирующие цепи усилителя 37 обеспечивают заданное качество регулирования.

Благодаря применению усилителя, собранного по симметричной балансной схеме на транзисторах 26 и 27, приращения перемещений в двух противоположных электротермосиловых элемен тах равны по величине, но противоположны по направлениям, что обеспечивает сохранение силы головки в заданной координатной плоскости на заранее заданную величину.

Кроме того, благодаря введению электротермосилового датчика, автоматически корректирующего величину .смещения мембраны, как известно, снижается эффективная величина постоянной времени инерционности объекта регулирования,т.е.повышается быстродействие устройства управления перемещением расточной головки.

Приближенно уменьшение эффективной величины постоянной времени можно определить исходя из соотношения:

Эф I- К прр

которое является следствием анализа замкнутой системы регулирования.

коэффициент передачи прягде К

пр. мой цепи; Р - коэффициент обратной связи;

К,В - коэффициент жесткости обратной связи 1;

Т - постоянная времени электротермосилового элемента без датчика;

Т.,,- - постоянная времени устройства с датчиком.

Формула изобретения

Устройство для растачивания глубоких отверстий, содержащее направляющие брудья, взаимодействующие с механизмом регулирования смещения расточной головки, отличающе:е -с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия управления механизм регулирования смещения расточной головки снабжен электротермосиловыми элементами с мембраной и

нагревательным элементом, установленными на направляющих брусьях, причем каждый из электротермосиловых элементов соединен с нагревательным элементом посредством последовательно включенных датчика величины перемещения мембраны и усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 536894, кл. В 23 В 35/00, 1974.

9u2.i

3 /-4 /5 22 / 25 2/

.5

.4.

9uE.5.

&g 49 4 J r

/2 :