Устройство управления кинематическим дроблением стружки на токарных станках Советский патент 1982 года по МПК G05B19/18 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИМ ДРОБЛЕНИЕМ СТРУЖКИ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ

1

Изобретение относится к обработке деталей на токарных станках с ЧПУ и может быть использовано как во вновь про- ектируемых системах .числового программного управления, так и гфи модернизации уже существующий систем.

Известно устройство для кинематического дробления стружки, используемое на токарных станках и содержащее вибрационный испогагательный механизм, систе- ,р му передачи импульсов реэдедержаг.ки от задающего кулачка, кинематически связанного с шпинделем станка. При этом HcntMhнительный механизм вьтолнен в вяпе мембранного патрона, шток которого связан с ,5 неподвижной частью станка, а Kopio c - с подвижной частью резце державки, получающей движение от задающего кулачка через систему передачи импульсов, которая выполнена в виде закрытой гидрообьемной 20 передачи с автоматической компенсацией возможных утечек tl Недостатлами данного устройства являются сложность конструкции, 1Т)ОМОЗДкость, а потому малая надежность и неудобство в эксплуатации. Кроме того, устройство такого типа сложно, использовать на токарных станках с ЧПУ.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее блок задания скорости системы ЧПУ, связанный выходом с первым входом блока переключения, блок формирования перемещений, .соединенный выходом с входом привода подач, а первым входом - с вьосодом блока переключения , за датчик времени, который управляет блоком переключения и соединен первым выходом с его вт(ым входом, а вторым выходом с первым входом предварительно настраиваемого счетчика, кот.орый своим первым выходом соединен с вторым входом блока формирования перемещений, а вторым выходом - с третьим входом блока переключения, генератор импульсов для в полнв НИН дополнительного перемещения, соединенный с вторым входом прегдаарительного настраива емого счетчика Г2, управляя бло Оцноло зацатптк времетта ком переключения, прерьшэет подачу импульсое от ciTCTGMU ШУ и в это время ткущееГБляогея цогголнитсльное перемещение в шпе отвода и подвоца режущего ин струменга относигепьио обрабатываемой поверхности, что приводит к снижению произвош1Т гпьности па 50% на участках, тре- буюидих рпзцеления стружки на отрезки. Последовательность Выполнения устройством допол1штельных перемещегшй догхускает в отдельные моменты временпи увеличение сечошгя стружки цо двух раз, тем самым позышая нагрузку на режущий инструмент. Применение в устройстве собственного генератора импульсов для выполнения дополнительных перемещений снижает надежность совместной работы устройства и снстемы ЧПУ. Кроме того, известное устройство не позволяет задавать информадию О режимах работы в управляющей программе при выполнении переходов токарной обработки с различными режимами резания ( V , S ), Цея-j изобретения - расщирение функдис«альных возмоишостей устройства и повышение производительности обработки. Поставлетшая дель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, реверсивный счетчик, блок задания скорости, связага1ый выходом с первым входом блока переключения, блок формирования перемещений, соединенный выходом с входом привода подач, введены блок управления направлением дополнительного перемещения, блок управления проследовательностью дополнительных перемещений, блок задания скорости дополнительных перемещений, формирователь команд, импульсный преобразователь угла поворота щпинделя, триггер, блок памяти, связанный с выходом блока ввода, а соответствующими выходами - с первым входом блока количества пропускаемых меток, с первым входом блока задания скорости до- полнительных перемещений, с первым входом реверсшшого счетчика и с первым входом блока управления направлением до полнительного переме ления, подключенног выходом к входу блока формирования перемещений, вторым .входом - к первому выхоро блока переключения, третьим и четвертым входами - соответственно к первому и втopo / y выходам блока управления последовательностью дополнительны

перемещений, а пятым входом - к вгор« му вхоцу репорсивного счетчика и к выхо- ,ау блока ЗПЦШ1НЯ скорости дополнительных 938

блока. Выходные шины 3 1 - первом} выьходу блрка, а 32 - второКГу ВЫХОДУ блока, шина 33 -передача инфсрмации (ПИ). . 4 еремещений, связанного вторым входом с торым выходом генератора импульсов, а ретьим входом - с вторым входом блока переключения и с первым выходом триггера, второй выход которого соедгшен с третьим входом реверсивного счетчика, связанного четвертым входом с вторым выходом блока переключения, пятым и шестым входами - соответственно с первым и вторым выходами блока управления последовательностью дополнительных перемещений, а седьмым входом - с первым входом блока управления направлением дополнительных перемещений, выход реверсивного счетчика подключен к вхооу управления последовательностью до. полнительньк перемещений, связанного третьим выходом с первым входом подключенного вторым и третьим входами соответственно к первому и второму выходам формирсеателя команд, соединенного вторым входом с выходом импульсного преобразователя угла поворота шпинделя. На фиг. 1 дана блок-схема устройства управления кинематическим дроблением стружки;на фиг. 2 - фунюгаональная схема формирователя команд; на фиг. 3 - функциональная схема реверсивного счетчика; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления последовательностью дополнительных перемещений; на фиг. 5 4унк1шональная схема блока управления направлением дополнительных перемещений; на фиг. б - сжма дополнительных перемещений, инструмента для разделения стружки на отрезки. Устройство содержит (фиг. 1) генератор 1. импульсов, формирователь 2 перемещений, привод 3 подачи, блок 4 задания скорости, блок 5 вводам блок б памяти, импульсный преобразователь 7 угла поворота шпинделя, формирователь 8 команд, триггер 9, блок 10 задания скорости дополнительных перемещений, реверсивный счетчик II, блок 12 управления последовательностью дополнительных перемещений, блок 13 управления направлением дополнительных перемещений, блок 14 переключения. ФоркдароВатель 8 команд содержит (фиг. 2) элементы ИЛИ 15-23, элементы И 24, быстродействующий синхронный реверсивный четырехразрядный счетчик 2 5, входные щины 26-29 соответствуют первоМу входу блока 8, ЗО - второму входу Реверсивный счетчик 11 содержит (фиг. 3) элементы ИЛИ ЗФ-44, элемент И 45-48, бьгстроцействуюшие реверсивные синхронные четырехразрядные счегчи ки 49-50. Входные шины 51-58 соответствуют первому вхоцу блока II, 59второму входу, 6О - третьему вхоцу, 61 четвертому входу, 62 - пятому входу, 63 шестому входу, 64 - седьмому . Блок 12 управления последсеательностью дополнительных перемещений содержит (фиг. 4) элементы ИЛИ 65-75, триггер 76, быстродействующий асинхрон ный четырехразрядный счетчик 77. Выходные шины 78 соответствуют первому выходу, 79 - второму выхор у, 8О - третьему выхосу блока. Блок 13 управления направлением дополнительных перемещений содержит (флг. 5) элементы И 81-84, элементы ИЛИ 85-92. Входные шины 9394 соответствуют первому входу блока, 95-98- второму блока, 99-третьему входу блока, 100 - чет вертому входу блока, 101 - пятому входу блока, выводы выходных шин 1(32-Ю5 соответствуют выходу блока. На 4иг. 6 представлена схема дополнительных перемещений, на которой nokaзана цилиндрическая развертка обрабатываемой поверхности, где участкам Ъ- с - 3;6-f-c соответствуют перемещения режущего инструмента для разделения стружки на отрезки; а участки а-в, d - е перемещению - с подачей. Устройство работает следующим об разом. Режим стружкодробления в программе задается адресом С в коде Л5 О с пятью строками после адреса. Первая строка после адреса задает режим дробле1шя по координатам X или Z. Значение в первой строке - дробление по кооршшате X, значение 2 в первой строке-дробление по координате Z . Вторая и третья строка после адреса задает количество импульсов дополнительных перемещений по координатам X, I; во второй строке десятки (по 9), в третьей строке-единицы (до 9).Четвертая строка после адреса задает количество пропускаемьос меток (оборотов шпинделя) (до 9).. Пятая строка после адреса задает номер скорости дополнительного перемещения (до 9). Пример программы: С21644 (режим стружко рр облени я по ко ординате- 2. , велич1ша дополнительных перемещений 16 дискрет, разде;юние струж ки на отрезки через 4 оборота шпинделя, скорость допояггительных перемещений N 4). Адрес С программируется перед Концом кадра программы. С блока 5 ввода информация поступает в блок 6 памяти, состоящий из буфера ного и рабочего регистров, Q затем с его выкода на первые входы формирователя 8 команд, блока 10 задания скорости дополнительных перемещений, реверсивного счетчика 11, блока 13 управления направлегшем дополнительных перемещений, а такхсе на седьмой вход реверсивного счетчика 11. Триггер 9 и блок 12 управления последовательностью дополнительных перемещений приводятся в исходное состояние установочным сигналом конец окончания кадра (КОК) из системы ЧПУ, Информация о количестве пропускания меток и величине дополнительного перемещения заносится соответственно в блоки 8 и 11 по сипшлу передача информацют (ПИ), поступающему из системы ЧПУ. От генератора 1 системы ЧПУ в устройство для кинематического дробления стружки на второй вход блока Ю задания скорости, дополнительных перемещений подается последовательность импульсов с чж;тотой 16 кГц в момент поступления строба системы ЧПУ, обеспечивающая синхронизацию работы устройства с системой ЧПУ и исключающая возможности потери информации в cifCTeMo ЧПУ при совместной работе. Блок 10 представляет собой быстродействующий синхронный двоичный шестиразрядный счетчик - делитель астоты с постоянным и переменным коэ(} шщентом деления. От импульсного преобразователя 7 уг ла поворота шпинделя си талы-метки (одна метка за один оборот шпинделя в момент поступления строба 5 системы ЧПУ) поступают на второй вход блока 8 (входная шина ЗО, фиг. 2). Метки подаются на вход вычитания и при достижении элементом 25 состояния единица элементы 22 - и 23 формируют ешгаичный импульс, который с первого выхода блока 8 (выходная илша 32) поступает на второй вход триггера 9. Сигнал с первого выхода триггера 9 поступает на третий вход блока 10 и второй вход блока 14 переключения, а с второго выхода на третий вход реверсивного счетчика II (входная шина 60, фиг. 3), запуская их в работу . Ик пульсы, поступающие от блока 4 задшнш скорости (перемещение суппорта с рабочей подачей Sg ), с первого выхода блока 14 переклтоЧС1ШЯ iiQ второй вход блока 13, формиропаголь 2 псромсшения, привод 3 подачи нпчинпют подаваться с второго выхода блока 14, на четвертый вход реверсивного счетчика 11 (входная шина 6 I см. 4иг. 3), С выхода блока 1О выдается последовательность импульсов с частотой задатюй в управляющей программе (УП), поступающая на второй вход блока 11 .{входная шина 59, (|иг. 3 и на пятый вход блока 13 (входная шина 1О1, фиг.5 с выхода которого импульсы поступают на формирователь 2 перемещения, а затем на привод 3 подачи. Количество импульсов, поступивших на привод подачи 3 определяется обье- мом и работой реверсивного счетчика 11 Обьем реверсивного счетчика 11 состшт из значения задаваемого в УП, к которому добавляются или вычитаются импульсы, проходящие от блока 4 задания CKt рости системы ЧПУ, через блок 14 во время выполнения дополнительного переметцения. Дополнительное перемещение в ретсиме одна метка за оборот шпинделя всегда выполн5тется в направлении основной подачи минус, что определено состоянием элемента 76 (фиг. 4) и наличи ем сигнала на первом выходе блока 12 (вьосодная шина 78 фиг. 4), который поступает на пятый вход блока 11 (входная шина 62, фиг. 4). Поэтому импульсы от системы ЧПУ, поступающие на четвертый вход блока 11 (входная шина 81, фиг. 3) через элэмент 45 подаются на суммирукяций вход элемента 49. При обнулении эдеметгтов 49 и 5О (т.е. перемещение выполнено на участке фиг. 6) на выходе блока 11 tn является сигаал, который поступает на вход блока 12;На втором выходе блока 12 (выходная шина 79, фиг. 4) появляется сигнал, который поступает на четвертый вход блока 13 (выходгшя шина 1О, 4иг.5 меняет направление дополнительного иеремещения на плюс и, поступая на шестой вход блока 11 (входная шина 63, фиг. 3), разрешает подачу импульсов от системы ЧПУ через элемент 46, 34 и 3 на вычитаюшлй вход элемента 49. При обнулении элементов 49 и 50 (т.е. выполнено перемещение на участке с - J ) на выходе блока 11 появляется сигнал, который опоступает на вход блока 12. Данный сигнал проходит через элементы 65, 77. 70. 72 и 73 .4) и элементами 74 и 75 формируется единичный импульс, который с третьего выхода блока 12 (входная ижна ВО;, по ступает на первый вход триггера 9. Работа блоков 10 и 11 прекращается и импульсы системы ЧПУ с первого выхода блока 14 подаются на второй вход блока 13 (входные шины 95-98, фиг. 5), а затем на формирователь 2 перемещения и привод 3 подачи (т.е. выполняется пере-, метение на участке 3 -е с подачей Sg ). При поступлении на второй вход блока 8 (входная шина 30, фиг. 2) очередной метки элемент 25 оЙ1уляется и этюменты 2О к 2i формируют единичный импульс,, который с второго выхода блока 8 (выходная шина 3 1) поступает на третий . вход триггера 9 и на его первом и втором выходах появляется сигнал, запускающий в работу блоки 10 и 11. При этом импульсы системы ЧПУ начинают поступать с второго выхода блока 14 на четвертый вход реверсивного счетчика 11. Дополнительное перемещение выполняется в направлении плюс (на фиг. 6 участок е - ), импульсы подсчитываю - ся и поступают на привод 3 подачи, как было описано. При обнулении реверсивного счетчика 11 выдается сигнал на вход блока 12. На первом выходе блока 12 появляется сигнал (выходная шина 78, фиг. 4), который поступая на третий вход блока 13 (входная шина 99, фиг. 5), меняет направление дополнительного перемещения на минус и, поступая на пятый вход реверсивного счетчика 11 (входная шина 62, фиг. 3), разрешает подачу импульсов от системы ЧПУ через элемент 45 на суммирующий вход элемента 49. При обнулении элементов 49 и 5О (т.е. перемещение выполнено на участке - ( фиг. 7) на выходе блока 11 появляется сигнал, который подается на вход блока 12. Данный сигнал проходит через элементы 65,77,70,72 и 73 (см.фиг.4) и элементами 74 и 75 формируется единичный импульс, который с третьего выхода блока 12 (выходная шина 8О) поступает на первый вход триггера 9. Блоки 10 и 11 прекращают работу и блок 14 начинает пропускать импульсы от системы ЧПУ на блок 13, формирователь 2 перемещения и привод 3 подачи. После этого цикл стружкодробления считается выполненным. Далее (фиг. 6) участок cj - ti соответствует времени, за которое на блок 8 поступает заданное в УП количество пропускаемых меток, затем цикл стружкодробления повторяется. Устройство работает таким образох, что не доходя 0,5 мм до окончания дшгны

гфохода, на котором выполняется стружкодробление, оно автоматически отключается, а информация о режимах дробления отменяется командой СООООО, задаваемой в послеруюшем кадре упраы1яющей программы.

Использование устройства позволяет работать на переходах, требующих стружкоаробления, с производительностью, равней производительности при обычном резании, при мгажмальных перегрузках режущего инструмента, обеспечивая стабильность разделения стружки на отреаки практически любой длины.

В промышленности испольгуются известные устройства для разделения стружки на отрезки за счет периодических остановок режущего инструмента, применение которых снижает производительность обработки на переходах с дроблением стружки более, чем на 5О%. Оснащение токарных станков с ЧПУ предлагаемым устройством позволяет получить годовой экономический эффект от 1,5 до б,О тыс руб. в зависимости от модели станка и доли onepaIщЙJ требующих стружкооробления в общем времени работы станка, за счет повыикния производительности обработки и введения многостаночного обслуживания.

Формула изобретения

Устройство управления кинематичесКИМ дроблением стружки на токарных станках, содержащее блок ввода, генератор импульсов, реверсивный счетчик, блок заданий скорости, связанный выходом с первым входом блока переключения, блок формирования перемещений, соединенный вьссодом с входом привода подач, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения производительности обработки, в него введеныблок управления направлением дополнительного перемещения, блок задания скорости дополнительных перемещений, формирователь команд, импульсный преобразователь упла поворота шштделя, триггер, блок памяти, связанный входом с выходом блока ввода, а соответствующими выходамипервым входом блока количества npt пускаемых меток, с первым входом блока задания скорост дополнительньк перемещений, с первым входом реверсивного четчика и с первым входом блока управления направлением дополнительных перемещений, подключенного выходом к вхоцу блока формирования даремещений, вторым входом - к первому выхо блока переключения, третьим и четвертым входами - соответственно к первому и второму выходам блока управления последо- вательностью дополнительных перемещений, а пятым входом - к- второму вхору реверсивного счетчика и к выхосу блока задания скорости дополнительных перемещений, связанного вторым входом с вторым выходом генератора импульсов, а третьим входом - с вторым входом блока переключения и с первым выходом триггера, второй выход которого соещшен с третьим входом реверсивного счетчикаГ, связанного четвертым входом с вторым выходом переключения, а пятым и шестым входами - соответственно с первым и вторым выходами блока управления последовательностью дополнительных перемещений, а седьмым входом - с первым входом блока управления направления дoпoлнитe E ныx перемещений, выход реверсивного счетчика подключен к входу блока управления последовательностью дополнительных перемещений, связанного третьим выходом с первым входом триггера, подключенного вторым и третьим входами соответственно к первому и второму выходам формирователя Команд, соединенного вторым входом с выходом импульсного преобразователя гла поворота шпинделя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

246278, кл. В 23 В 25/02, 1968.

2.Патент Франции Г 2145314,

л. В 23 В 25/ОО, опублик. 1973 (проотип) .

Nl

e

100 93 tot

9897969S

62

S3

8

3

5

101

89

ffiJ

eo

Ю

SI

т

зг

Фиг.