Магнитострикционный привод импульсной подачи электрода-инструмента Советский патент 1982 года по МПК B23P1/02 

(54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРИВОД ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРОДА-ИНСТРУМЕНТА

1

Изобретение относится к электрообработке, в частности к устройствам для точных перемещений с весьма малой скоростью (0,1 мм/мин и менее) электродов-инструментов при различных процессах на электрохимических, .электроэрозионных ультразвуковых и других электротехнологических станках.

Известно устройство для магнитострикционной импульсной подачи, выполненное в виде магнитострикционного с- ержня и соосн6 с ним соединенной винтовой пары; параллельно которым расположена вторая винтовая пара. Стержень с винтом и второй винт нагружены осевой силой и находятся под воздействием переменного по величине крутящего момента, создаваемого асинхронным двигателем через две червячные передачи. При малой величине крутящего момента, соответствующего пониженному напряжению на асинхронном двигателе, создается лищь натяг в системе, не преодолевающий осевой силы, и в этом случае осуществляется точная подача .посредством магнитострикционного стержня, на обмотку которого подается пульсирующее напряжение. При

больщей величине крутящего момента, соответствующей полному напряжению на асинхронном двигателе, происходит ускоренная подача от винтовой пары 1.

Недостаток известного устройства состо ит в том, что этот привод полностью не удовлетворяет требованиям, предъявляемым технологическими схемами электрообработки, когда процесс электрообработки происходит при рабочих зазорах 10-50 мкм со скоростью 0,05-10 мм/мин, а электро-инструмент, в общем случае, может совершать движения по определенным циклограммам при значительных усилиях, действующих на него.

Цель изобретения - повышение жест кости и точности перемещений, а также упрощение конструкции привода.

Указанная цель достигается тем, что в магинтветрикциояном- прившсе импульсной подачи, винты жестко смонтированы соосно

20 на противоположных торцах магнитострикционного стержня, между одним из которых и корпусом расположена пружина сжатия, причем винты находятся в зацеплении с гайками, подпружиненными спиральными пружинами, резьба этих пар выполнена самотормозящейся, профиль резьбы гаек выполнен большим профиля резьбы винтов на величину гарантийного зазора. .

На фиг. 1 изображен магнитострикционный привод, общий вид в разрезе; на фиг. 2 профиль резьбового соединения винтовых пар; (узел I на фиг. 1); на фиг. 3-схема постоянного натяга в винтовых парах (разрез А-А на фиг. 1.).

Магнитострикционный привод состоит из рабочего стержня 1, намагничивающей катушки 2, вставленной во внутрь стакана 3, который с крыщкой 4 образует корпус привода. На концах рабочего стержня 1 посредством штифтов 5 и б закреплены винты 7 и 8 с трапециеДальной резьбой, причем угол наклона виткрв резьбы обеспечивает ее самоторможение. Для фиксации винтов 7 и 8, а следовательно и рабочего стержня 1 служат две гайки 9 и 10, подпружиненные спиралькы.ми пружинами 11 и 12, которые создают крутящий момент постоянно. Для предотвращения поворота рабочего стержня 1 с винтами 7 и 8 установлена выдвижная шпонка 13. Постоянное поджатие рабочего стержня 1 и винтов 7 Hv8 к гайкам 9 и 10 осуществляется пружиной 14, которая также создает предварительное сжатие магнитострикционного стержня 1, необходимое для его качественной работы.

К нижнему винту 8 прикрепляется перемещаемый орган 15, например электрод-инструмент.

Ускоренные (установочные) перемещения электрода-инструмента осуществляются вращением гайки-шестерни 16 от электродвигателя постоянного тока (не показан).

Магнитострикционный привод работает следующим образом.

При отсутствии тока в намагничивающей катушке 2 пружина 14 прижимает рабочий Магнитострикционный стержень 1 вместе с винтами 7 и 8 к гайкам 9 и 10, причем контакт резьбовых гребней как в верхнем фиксирующем устройстве, так и в нижнем осуществляется по верхним поверхностям ав в то время как t ежду нижними поверхностями cd и cd имеется гарантированный зазор б (фиг. 2).

При пропускании управляющих импульсов тока по намагничивающей катушке возникает магнитный Поток, вызывающий магнитострнкционное удлинение стержня 1, при этом верхний винт 7 резьбовыми гребнями упирается в резьбовые гребни гайки 9 и, благодаря тому, что резьба является самотормозящейся, остается неподвижным, а перемещается, преодолевая усилие пружины 14, нижний винт 8 вместе с электродоминструментом 15. При этом гайка 10 под действием пружины 12 вращается вслед за перемещением стержня, фиксируя его в новом положении.

Для предотвращения поломки магнитострикционного стержня 1 необходимо выполнять условие:

&«п-дг,

где & - гарантированный .зазор между ни ними поверхностями резьбовых греб, ней гайки и наконечника;

Af-максимальное магнитострикционное удлинение стержня; п -коэффициент запаса. После -дискретного перемещения на определенную величину и снятия управляющего импульса тока Магнитострикционный

стержень 1 укорачивается. При этом в нижнем фиксирующем устройстве по причине самотормозящейся резьбы обеспечивается неподвижность нижнего винта 8, а верхний винт, преодолевая усилие пружины 14, перемешается вниз, гайка 9 выходит из зацепления со стержнем 1 и с помошью пружины 11 вращается и подготавливает устройство к следующему циклу перемещения. При этом спиральные пружины 11 и 12. поворачивая гайки 9 и 10, непрерывно обеспечивают контакт верхних поверхностей ав резьбовых гребней гайки и винта, и таким образо обеспечивается жесткая (самоустанавливающаяся, самотормозящая опора) фиксация магнитострикционного стержня в верхнем направлении. При выборе зазора & в нижнем фиксирующем устройстве, т.е. при наличии управляющего импульса тока в намагничивающей катушке, теперь уже нижняя спиральная пружина 12 аналогичным образом обеспечивает надежную фиксацию магнитострикционного стержня 1 в верхнем направлении.

Таким образом, дискретные перемещения электрода-инструмента осуществляются за счет магнитострикционного удлинения стержня 1 при поочередной его фиксации в верхней или нижней части посредством самотормозящихся самоустанавливающихся по мере перемещения концов стержня устройств, причем фиксация осуществляется только в одном направлении.

Для возвращения привода в исходное положение необходимо выдвинуть шпонку 13, т.е. растопорить винт 7 и осуществить, например электродвигателем , ввинчивание стержня 1 вместе с винтами 7 и 8 в гайки 9 и 10 до первоначального положения.

Для обеспечения нормальной работы магнитострикционного привода необходимо выполнение неравенства

где йрр - осевое усилие на стержне, создаваемое крутящим моментом спиральной пружины; Qnp-усилие цилиндрической пружины.

Такая конструкция магнитострикционного привода по сравнению с известной позволяет вместо двух винтов с червячными колесами-гайками применить один винт, представляющий магнитострикционный стержень с резьбовыми наконечниками. Это обеспечивает одноосность привода, устраняет возможные перекосы при его работе, уменьшает число элементов в кинематической цепи, что способствует повышению жесткости привода, повышению точности развиваемых перемещений.

Предлагаемая конструкция привода позволяет устранить две червячные передачи с асинхронным двигателем, что значительно упрощает конструкцию привода, повышает его компактность.

Ускоренные, неточные перемещения электродов-инструментов осуществляются по упрощенной кинематической схеме, что облегчает реверсирование и одновременное совмещение грубой и точной подач-, что особенно важно при электрообработке по некоторым схемам.

Высокая жесткость привода и высокая точность перемещений, большой диапазон изменения скорости перемещения, возможность создания простых схем регулирования процессов электрообработки делает этот привод наиболее приемлемым для электротехнологнческих станков. Применение предлагаемого магнитострикционного привода в станках для электрохимической размерной обработки позволяет за счет повыщения точности регулирования и точности поддержания величины межэлектродного зазора повысить точность обработки с 0,1 до 0,03мм. и увеличить производительность в 1,5 раза.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения составляет 30 тыс.руб.

ФopJлyлa изобретения

Магнитострикционный привод импульсной подачи электрода-инструмента, снабженный корпусом, в котором смонтирован магнитострикционный стержень с обмоткой управления и двумя винтами, один из которых жестко закреплен на торце стержня, а , на конце второго установлен перемещаемый орган, обличающийся.тем, что, с целью упрощения конструкции, а также повышения жесткости и точности перемещений, второй винт жестко установлен на протнвоположном торце магнитострикционного стержня, иоба винта находятся в зацеплении с введенными в привод гайками с самотормозящейся резьбой, профиль которой больше профиля резьбы винтов на величину гарантированного зазора, причем на одном из винтов между магннтострикционным стержнем и корпусом установлена введенная в привод пружина сжатия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 135325, кл. С 05 В 11/26, 1960.

13

11