Инструментальная головка для обработкиглубОКиХ ОТВЕРСТий Советский патент 1981 года по МПК B23B47/26 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при расточке или сверлении глубоких отверстий на специализированных стан ках с точным направлением-оси отверс тия. Известна инструментальная головка для расточки глубоких отверстий с механизмом коррекции, в которой корректирующее воздействие при уводе ос отверстия создается при. помощи эксцентричных втулок, кинематически свя занных с вращающимся изделием и расфиксируемых относительно друг друга по сигналу от датчика эксцентрисите та 1 . Однако включение механизма коррек ции известного устройства в процессе обработки производится по одному признаку - экстремальному значению сигнала датчика эксцентриситета, что создает угловую погрешность при коррекции и уменьшает точность обработки. Известна также инструментальная головка для сверления глубоких отверстий, снабженная узлом контроля и управления и содержащая планки для направления сверла по отверстию и две режущие пластинки, одна из которых установлена с возможностью поворота в ОСНОВНОЙ плоскости относи тельно оси, расположенной в одном поперечном сечении с формообразующей ее вершиной 2. В этом устройстве при уводе обрабатываемого отверстия с оси вращения изделия корректирующее воздействие на подвижную режущую пластинку, закрепленную на рычаге, осуществляется с помощью профилированного кулачка, кинематически связанного с вращающимся изделием или сверлом, который расфиксируется в момент начала коррекции по сигналу от датчика эксцентриситета Однако условием включения механизма коррекции в этом устоойстве является заданная экстремальная величина раяиёьпьного динамического смещения инструментёшьяой головки в определенном направлении, вызванного уводом оси отверстия. При этом угловая погрешность в определении направления коррекции по амплитуде синусоидального сигнала датчика может достигать значительной величины. Эта угловая погрешность создает фазовый сдвиг между биением отверстия и корректирующими колебаниями режущей пластины, что снижает точность коррекции. Повышение точности коррекции при раздельном определении величины и направления увода отверстия в известном устройстве может производиться только при ручном управлении с остановом станка итх.и на малой скорости вращения изделия, что снижает произ;водительность nvjouecca обработки. Цель изобретения - повышение точности и производительности процесса обработки глубоких отвер стий. Для достижения поставленной цели инструментальная головка с направляю щими планками, содержащая датчик экс центриситета и механизм коррекции направления оси обрабатываемого отверстия с экстцентричным элементом, кинематически соединенным с вращающимся изделием и фиксатором, снабжена блоком автоматического управления, выполненным в виде индикатора нулевых значений сигнала эксцентриси тета и амплитудно-запоминающего поро гового устройства, выходы которых соединены со входами логического эле мента И, подключенного через реЛе вр мени к приводу фиксатора. В качестве индикатора нулевых зна чений сигнала эксцентриситета примен компаратор, соединенный последовател .с дифференцирующей цепью и диодом. Амплитудно-запоминающее пороговое устройство представляет собой пиковы детектор, соединенный с триггером Шмитта. На фиг. 1 представлена принципиал ная схема устройства; на фиг. 2 - вр менные диаграмгл{з1 сигналов на выходе различных элементов схемы (а - датчи ка эксцентриситета, б - компаратора, в - дифференцирующей цепи с диодом, г - пикового детектора, д - триггера Шмитта, е - элемента И, ж - реле вре мени, 3 - относительного колебания рези.а) . Инструментальная головка 1 снабисе на датчиком 2 эксцентриситета, измеряющим радиальные смещения головки в плоскости качания .резца. В качестве датчика эксцентриситета может быть и пользован, например, оптикоэлектронный датчик. Механизм коррекции направления оси обрабатываемого отверстия содержит втулку 3, кинематически соединенную с врахцающимся изделием .посредством направляющих планок 4 и имеющую эксцентричную внутреннюю поверхность Ь, являющуюся опорной для ролика б, закрепленного на свободном конце рычага 7 с резцом. Пружина 8 обеспечивает постоянный контакт между роликом б и эксцентричной поверхностью 5 . Фиксатор 9,снабженный приводом 1 например, электромагнитом, кинемати.чески соединяет втулку 3 с головкой в нейтральном положении/ исключая ее вращение совместно с изделием,,В pacфv кcиpoвэнном, состоянии втулки 3 резец имеет возможность смещаться радиальном направлении симметрично т нейтрального положения на заданную величину e-joA Для обеспечения автоматичеокой корекции положения инструментальной головки с повышенной точностью датчик 2 эксцентриситета соединен с блоком автоматического управл.ения , состоящим из подключенных параллельно к датчику 2, индикатора 11 нулевых значений сигнала эксцентриситета и дифференцирующего порогового устройства (АЗПУ) 12, выходы которых подключены к логическому элементу И 13, соединенному через реле 14 времени к приводу 10. Индикатор 11 представляет собой последовательно соединенные компаратор 15 и дифференцирующую цепь с диодом 16. АЗПУ 12 представляет собой пиковый детектор 17, соединенный последовательно с триггером 18 Шмитта. . Пиковый детектор 17 в течение одного периода синусоидального сигнала эксцентриситета хранит амплитудное значение для получения возможности его совмещения с нулевым значением сигнала. Реле 14 времени настроено на выдержку, определяемую по формуле -g- (мин) , где L - длина планок, мм; J - вылет резца перед планками, мм; S - осевая подача, мм/мин. Головка работает следующим образом. При нормальной обработка эксцентричная втулка 3 удерживается от вращения фиксатором 9, при этом рычаг. 7 с резцом находится в нейтральном положении, соответствующем номинальному диаметру обрабатываемого отверстия. При уводе обрабатываемого отверстия с оси вращения детали возникает биение инструментальной головки 1, которое измеряется датчиком 2 эксцентриситета (фиг. 2а). Синусоидальный сигнал датчика преобразуется компаратором 15 в прямоугольные импульсы (фиг. 26), передний фронт которых выделяется дифференцирующей цепью 16 с диодом (фиг. 2в). Появление каждого остроконечного импульса на выходе цепи соо тветствует нулевому значению сигнала эксцентриситета и является одним из условия включения механизма коррекции-, а именно - признаком заданного направления коррекции, соответствующему мгновенному положению вектора эксцентриситета, перпендикулярному плоскости резца. Амплитуда сигнала эксцентриситета в течение каждого периода запоминается пиковым детектором 17, выделяющим, i. кроме того, определенный знак этого сигнала (фиг. 2г). При достижении амплитудой заданного значения . батывает триггер 18 Лмитта, что является вторым условием для включения механизма коррекции (Фиг. 2д). Совмещение этих условий во времени производится логическим элементом И 13 (фиг. 2е), который автоматически дает команду на включение реле 14 вре мени.. При этом на заданное время t включается привод 10 фиксатора 9, освобождая тем самым эксцентричную втул ку 3 (фиг. 2ж). Втулка 3 с помощью планок 4 увлекается изделием и начинает вращаться синхронно с ним. Эксцентричная поверхность 5, воздействуя через ролик 6 на рычаг 7 с резцом, создает колебания резцас ампли тудой е 1,о1д в противофазе с колебаниями головки 1 (. 2з) . Вследствие разносъема металла поверхность отверс тия перед головкой 1 обрабатывается со смещением на величину увода отверстия, совмещая его ось с осью вращения изделия. Через заданное время t , когда планки 4 войдут в смещенный участок обработанной поверхности, реле 14 времени автоматически выключает привод 10 фиксатора 9, в результате чего втулка 3 и рычаг 7 занимают исходные нейтральные положения. При новом возникновении увода отверстия на заданную величину цикл работы системы управления и механизма коррекции автоматически повторяется. Введение в устройство индикатора нулевых значений сигнала эксцентрисиi тета позволяет повысить точность оп;ределения момента включения механизма коррекции, угловая погрешность определения направления коррекции при этом уменыиается. Формула изобретения 1. Инструментальная головка для обработки глубоких отверстий, содержащая направляющие планки, датчик эксцентриситета и механизм коррекции направления оси обрабатываемого отверстия с эксцентричным элементом,кинематически соединенным с вращающимся изделием и-фиксатором с приводом, о, т л ичающаяся тем,что,с целью повышения точности и производительности обработки,головка снабжена параллельно пЪдключенными .к датчику эксцентриситета индикатором нулевых значений сигнала эксцентриситета и амплитуднозапоминающим пороговым устройством, выходы которых соединены со входами логического элемента И, подключенного через реле времени к приводу фиксатора . 2. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что индикатор нулевых значений сигнала эксцентриситета выполнен в виде компаратора, соединенного последовательно с дифференцирующей цепью и диодом,а амплитуда - запоминающее устройство выполнено в виде пикового детектора, соединенного последовательно с триггером Шмитта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство CCCV № 529908, кл. В 23 В 29/02, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР 607670, кл. В 23 В 51/02, 1978.

5 011Ш1Ш1П11Ш111 g I k к k k к к N к к к

1 Ч 1 I 1 и II и м ч 1

L kJU -LA-A

«зад

п 1 1 I