Способ фотокопировальной обработки и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК B23Q35/40 B23Q35/128 

(54) СПОСОБ ФОТОКОПИРОВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к области станкостроения.

Известен способ копирования трехмерной поверхности без механического соприкосновения с ней. Способ заключается в том, что сначала с подлипника производится фотографическая запись на пленку развернутого в линию рельефа при строчном зигзагообразном обегании его качающимся световым лучом, а затем по этой записи изготовляется копия.

Для записи рельефа на пленку используется специальная подвижная фотокамера, содержащая коллиматор, осветитель, объектив и механизмы качания зеркал и подачи фотокамеры с приводом от движущейся пленки.

Полученная пленка служит программой для придания режущему инструменту,копировального станка движения подобного траектории следа светового луча на поверхности подлинника.

Способ осуществляется в копировальном станке с фотоследящей системой, связанной с приводом движения режущего инструмента.

Устройство, реализующее этот способ, содержит фотовизирное устройство с осветителем, конденсатором и объективом, винт осевой подачи, механизмы движения осветителя и качания режущего инструмента, аналогичные механизмам подачи фотокамеры и качания зеркал с приводом от движущейся пленки 1.

Недостатком известного технического рещения является необходимость промежуточной стадии фотопрограммиронания с применением громоздкого съемочного и проецирующего оборудования при бо.тьщом расходе пленки.

Копировальный станок для реализации способа имеет сложную кинематику. Многозвенность привода и связей пленки-програм15мы и режущего инструмента прямо и отрицательно сказывается на точности копирования.

Кроме того, привод механизмов происходит от движущейся пленки-программы с 20 опасностью ее разрыва, что ограничивает нагрузку на режущий инструмент.

Из-за особенности развертки рельефа в линию предварительная, черновая обработка поверхности происходит за то же время.

что и последующая чистовая. Это приводит к снижению производительности копирования, особенно при нескольких стадиях черновой обработки крупнорельефных поверхностей.

Кроме того, при обработке волокнистых материалов, например древесины, зигзагообразное движение фрез сопровождается нежелательной с технологической точки зрения периодической сменой направлений фрезерования относительно волокон, что существенно снижает качество обработки.

Целью изобретения является повыщение надежности, точности, качества и производительности бесконтактного объемного копирования, упрощение процесса копирования и конструкции копировально-фрезерного устройства.

Для этого по способу фотокопировальной обработки режущим инструментом, связанным со следующей системой, копирование осуществляют непосредственно по следу световой плоскости на поверхности объемного оригинала в момент выстоя при шаговой подаче оригинала.

Такой способ может быть осуществлен копировально-фрезерным устройством новой упрощенной конструкции, содержащим станину, взаимно перпендикулярные ходовые винты каретки и траверсы, несущей режущий инструмент и фотоэлемент следящей системы, стол для крепления оригинала и заготовок, шаговый привод стола, неподвижные щелевой источник света и наклонный объектив.

Для обеспечения прямой оптической связи плоского светового следа на оригинале в предлагаемом устройстве источник света выполнен щелевым и установлен так, что плоскость падения света параллельна плоскости слежения, а наклонный объектив установлен между ними и проецирует световой след непосредственно в плоскость слежения.

На чертеже показана кинематическая схема копировально-фрезерного устройства для осуществления способа и схема прямой оптической связи светового следа на оригинале с фотоэлементом следящей системы.

Устройство содержит стол 1, установленный на горизонтальных направляющих 2 и снабженный шаговым приводом, включающим двигатель 3 и червячный редуктор 4, один конец выходного вала которого соединен электромуфтой 5 с винтом 6, зацепленным с гайкой 7 стола 1, а другой несет электромуфту 8, к свободной нолумуфте которой жеетко присоединен кулачок 9, имеющий возможность взаимодействия с конечниками 10 и 11. Конечник 10 неподвижен, а конечник 11 может фиксироваться на лимбе 12 в соответствии с требуемым шагом подачи стола 1.

Фотоэлемент 13 следящей системы (не показана) и шпиндельные двигатели 14 с

фрезами 15 укреплены на траверсе 16, смонтированной на вертика1ьных направляющих 17, жестко присоединенных к каретке 18, которая установлена на неподвижных горизонтальных направляющих 19.

Привод траверсы 16 расположен на каретке 18 и включает в себя сельсин 20, редуктор 21 и пару винтов 22, зацепленных с гайками 23 траверсы 16. Привод каретки 18 установлен на станине и включает в себя сельсин 24, редуктор 25 и винт 26, зацепленный с гайкой 27 каретки 18.

Стол 1 снабжен толкателем 28 для взаимодействия с конечниками 29 и 30, выставляемыми на направляющей 2, траверса 16 несет толкатель 31 для взаимодействия с конечником 32 на направляющей 17, а каретка 18 несет толкатель 33 для взаимодействия с конечниками 34 и 35, выставляемыми на направляющей 19.

Неподвижный щелевой источник 36 света расположен так, что плоскость падения 0 света Л. параллельна плоскости слежения б(показана пунктиром), в которой перемещается фотоэлемент 13, связанный с сельсинами 20 и 24 известной следящей системы.

Неподвижный объектив 37 расположен между плоскостями Л и (S с наклоном оп тической оси к плоскостям под углом, например, 45°.

Заготовки 38 закрепляются на столе 1 под фрезами 15, а оригинал 39 крепится под щелевым источником 36 света.

Схема прямой оптической связи светового следа на копируемой поверхности оригинала 39 с фотоэлементом 13 следящей системы осуществляется следующим образом.

Световая плоскость /. оставляет на поверхности оригинала 39 световой след аЬ, S который проецируется наклонным объективом 37 на плоскость слежения б в виде изображения db которое фактически является пересечением светового конуса Ф воображаемой плоскостью слежения б Фокусировка изображения а Ь в плоскости б достигается предварительной однократной настройкой объектива 37 на фотоэлемент 13 и в дальнейшем сохраняется. Фотоэлемент 13 следящей системы при встрече со световым конусом фвозбуждает сельсины 20 и 24 5 в режиме слежения по а Ь .

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Оригинал 39 укладывается и закрепляется под источником 36 света, а заготовки 38 - под фрезами 15.

Выставляются и фиксируются конечник 11 на лимбе 12 в соответствии с требуемым шагом подачи стола 1, конечники 29 и 30 на направляющей 2 в соответствии с шириS ной оригинала (ходом стола 1), конечник 32 на направляющей 17 в соответствии с глубиной рельефа оригинала и завышением фрезы 15 над заготовками 38 (ходом траверсы 16), конечники 34 и 35 на направляющей 19 в соответствии с длиной оригинала (ходом каретки 18).

При возбуждении сельсина 20 траверса 16 перемещается из верхнего крайнего положения вниз до встречи фотоэлемента 13 с изображением а Ь в плоскости светового следа аЬ на оригинале 39. Это соответствует заглублению фрез 16 в заготовки 38 и возбуждению сельсина 24 каретки 18 с последующим движением фотоэлемента 13 и одновременно с ним фрез 15 по а Ь в соответствии с известным принципом фотослежения при сложении двух взаимно перпендикулярных движений каретки 18 и траверсы 16, приводимыми сельсинами 24 и 20 следящей системы.

При достижении кареткой 18 крайнего переднего положения толкатель 33 взаимодействует с конечником 35, сельсин 24 стопорится, сельсин 20 перемещает траверсу вверх, фрезы 15 выходят из заготовок 38.

При встрече толкателя 31 траверсы -16 с конечником 32 сельсин 20 стопорится, траверса 16 останавливается, сельсин 24 возбуждается реверсивно, включаются электромуфты 5 и 8, а затем двигатель 3 шагового привода.

Каретка 18 возвращается в исходное положение, где при встрече толкателя 33 с конечником 34 сельсин 24 стопорится и каретка 18 останавливается.

Во время обратного хода каретки 18 кулачок 9, повернувшись на определенный угол соответственно щагу подачи стола 1, взаимодействует выступом с конечником 11, отключающим электромуфту 5. Винт 6, переместив стол 1 с оригиналом39 и заготовками 38 относительно источника 36 света и фрез 15 на один шаг, останавливается. Кулачок 9, завершая оборот, встречает конечник 10, отключающий электромуфту 8 и двигатель 3, и также останавливается.

Конечник 10 одновременно возбуждает сельсин 20, цикл копирования со слежением уже по новому следу аЬ на оригинале повторяется.

По окончании обработки толкатель 28 стола 1 взаимодействует с конечником 29, включающим только муфту 5 и двигатель 3 реверсивно и блокирующим конечник 10. Винт 6, вращаясь в обратном направлении, возвращает стол 1 в исходное положение (кулачок 9 при этом стоит), где толкатель 28 взаимодействует с конечником 30, отключающим электромуфту 5 и двигатель 3, стол 1 останавливается, при этом разблокирован конечник 10.

Таким образом, последовательная совокупность копий световых следов - плоских сечений поверхности оригинала - дает объемную копию оригинала.

При необходимости предварительной черновой обработки фрезы 15 выставляются с учетом припуска на черновую обработку.

Устранение промежуточной стадии фотопрограммирования и установление прямой оптической связи между копируемой поверхностью и замыкающими исполнительными органами копировально-фрезерного устройства значительно упрощает процесс объемного копирования и конструкцию устройства, а также исключает влияние кинематической цепи на точность копирования.

Копирование по статичному световому следу преимущественно в одном направлении обеспечивает высокое качество обработки, особенно волокнистых материалов.

При копировании глубокорельефных поверхностей предварительная черновая обработка может производиться фрезой большого диаметра с крупным шагом подачи стола, что существенно снижает общее время обработки и способствует повышению производительности копирования.

25

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 104876, кл. G 03 В 15/02, 1952.

И

3N