Устройство для ротационного резания Советский патент 1982 года по МПК B23B27/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОТАЦИОННОГО РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к обработке материалов резанием, вращающимися чащечными резцами (ротационное резание). Известно устройство для дробления стружки, содержащее резцедержатель с ротационным резцом в виде режущей чащки, установленной на шпинделе, смонтированном на подшипниках в корпусе. Корпус снабжен хвостовиком, ось которого проходит через вершину режущей чашки. В качестве привода для сообщения резцу качательного движения на оси резцедержателя установлен двуплечий рычаг, на одном конце которого установлен толкатель, взаимодействующий с хвостовиком, а на другом - эксцентриковый ролик, взаимодействующий с обрабатываемой деталью. За счет того, что ось хвостовика проходит через вершину режущей чашки, положение ее вершины относительно обрабатываемой поверхности в течение всего времени обработки детали остается неизменным. Это способствует улучшению качества и точности обработки 1. Недостаток данного устройства заключается в том, что в процессе работы при повышенных режимах резания происходит проскальзывание эксцентрикового ролика относительно обрабатываемой детали, причем, тем чаще, чем выше режимы. Это объясняется тем, что с увеличением глубины резания и подачи растут составляющие силы резания. Тем труднее их преодолевать и сообщать режущей чашке качательное движение. Кроме того, -при повышенных скоростях резания, возвратная пружина, в силу своей инерционности, не успевает возвращать в исходное положение режущую чашку. В результате процесс стружкодробления нарушается. Цель изобретения - повышение надежности стружкодробления. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ротационного резания, включающем резцедержатель, ротационный резец, содержащий шпиндель с режущей чашкой, размещенный в корпусе, установленном на цапфе, ось которой проходит через вершину режущей чашки, привод для сообшения резцу качательного движения выполнен в виде закрепленного на корпусе резца электродвигателя, на валу которого установлены диск и шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатым сегментом, закрепленным на резцедержателе, на корпусе резца установлен тахогенератор, вход которого кинематически связан со шпинделем резца. Обмотка возбуждения элекродвигателя соединена с блоком управления возбуждением, подключенным к первому выходу блока управления, второй выход которого подключен к входам цифро-аналогового преобразователя, выход которого, через усилитель постоянного тока, соединен с обмоткой якоря, третий выход блока управления подключен через первый элемент И-НЕ к суммирующему входу цифро-аналогового преобразова теля, четвертый выход через второй элемент И-НЕ - к вычитающему входу цифро-аналогового преобразователя, а пятый выход - к управляющим входам третьего и четвертого элементов И-НЕ. Первый вход блока управления через третий элемент И-НЕ соединен с датчиком правого положения, второй вход соединен через четвертый элемент И-НЕ с датчиком центрального положения, третий вход - с датчиком левого положения, а четвертый вход - с тахогенератором. Первый и второй элементы И-НЕ подключены к генератору импульсов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - блок-схема устройства.

,, „

Устройство для ротационного резания

содержит резцедержатель 1 (фиг. 1), в отверстии которого на цапфе 2 установлен корпус 3 ротационного резца. В корпусе 3 установлен щпиндель 4 с режущей чащкой 5, взаимодействующей в процессе резания с деталью 6. Ось цапфы 2 резца проходит через верщину О режущей чашки. На корпусе 3 резца закреплен электродвигатель 7 постоянного тока, на валу которого установлены шестерня 8 и диск 9. Шестерня 8 находится в постоянном зацеплении с зубчатым сегментом 10, закрепленным на резцедержателе. Вал электродвигателя кинематически не связан со шпинделем резца. Электродвигатель снабжен опорными роликами 11. На резцедержателе 1 установлены индукционные датчики положения: централь ный 12, правый 13 (фиг. 2) и левый 14. На шпинделе 4 резца закреплена шестерня 15, находящаяся в зацеплении с ведомой шестерней 16 тахогенератора 17, установленного на корпусе резца. Электродвигатель 7 содержит обмотку 18 якоря и обмотку 19 возбуждения. Датчик правого положения через элемент И-НЕ 20 соединен со входом а блока 21 управления, вход б которого через элемент И-НЕ 22 подключен к датчику 12 центрального положения, вход в - к датчику 14 левого положения, а вход г - к тахогенератору 17. Кроме того, блок 21 управления имеет вход д - «Пуск-Стоп. Выход е блока 21 управления подключен к управляющим входам элементов И-НЕ 20 и 22, выход ж - к входам цифро-аналогового преобразователя 23 (ЦАП 23), выход и - к входу элемента И-НЕ 24 вычитания, выход которого соединен со входом

ЦАП 23, второй вход которого подключен через элемент И-НЕ 25 суммирования к, выходу к блока 21 управления, выход л которого соединен с входом блока 26 управления возбуждением, подключенного к обмотке 19 возбуждения двигателя 7. Обмотка 18 якоря двигателя 7 соединена с усилителем 27 постоянного тока, вход которого подключен к выходу ЦАП 23. Генератор 28 импульсоэ соединен со вторыми входами элементов И-НЕ 24 и 25.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на вход д блока 21 управление сигнала «Обработка (разрешающий потенциал) все триггеры устройства устанавливаются в исходное состояние (установочные входы на блок - схеме не показаны). После этого на выходе е блока 21 управления с некоторой задержкой по времени возникает запрещающий потенциал, который запрещает прохождение импульсов через элементы И-НЕ 20 и 22, а по выходу ж блока 21 управления в ЦАП 23 записывается определенное число. С выходов И и К поступают запрещающие потенциалы на элементы И-НЕ 24 и 25, а с выхода л - разрещающий потенциал в блок 26 управления возбуждением, который обеспечивает определенное направление тока в обмотке возбуждения 19. Направление ЦАП 23, пропорциональное записанному числу, усиливается усилителем 27 постоянного тока, который обеспечивает определенный по величине ток в обмотке якоря Г8 двигателя 7. Наличие определенного тока в обмотке якоря 18 и тока заданного направления в обмотке возбуждения 19 двигателя 7 приводит к тому, что вал двигателя, а вместе с ним шестерня 8 и диск 9, начнут медленно поворачиваться со скоростью, определяемой числом, записанным в ЦАП 23, и в определенном направлении, например против часовой стрелки. За счет зубчатого зацепления сегмента 10 с шестерней 8, последняя обкатывается по сегменту, поворачивая корпус резца, а вместе и весь резец, по часовой стрелке в цапфе 2 относительно оси О-О до тех пор, пока диск не воздет в зазор датчика 14 левого положения. После этого с выхода датчика 14-на вход в блока 21 управления поступает первый управляющий импульс, который информирует о том, что резец пришел из произвольного положения в начальное - крайнее левое. С приходом первого импульса происходит сброс триггеров ЦАП 23 в нулевое состояние.

Оператор подводит резец к детали, после чего начинается цикл обработки. От вращающейся детали вращается, одновременно срезая стружку, режущая чашка 5 резца, закрепленная на цгпинделе 4 резца, на котором закреплена и шестерня 15, находяшаяся в зацеплении с шестерней 16 тахогенератора 17. При этом на выходе тахогенератора 17 появляется электрический импульс, поступающий иа вход г блока 21 управления. В результате на выходе и появляется запрещающий, а на выходе к - разрещающий потенциалы. Вследствие этого импульсы от генератора 28 импульсов проходят через элемент И-НЕ 25 на суммирующий вход ЦАП 23. Кроме того, на выходе л появляется запрещающий потенциал, а -на выходе е - разрещающий потенциал. Запрещающий потенциал с выхода л с помощью блока 26 управления возбуждением IVlVjllJ.OIV WrVCI f. Y 1 I Lf tJ .,i-,. осуществляет смену направления тока В Обмотке 19 возбуждения двигателя 7. В результате направление вращения вала двигателя 7, а с ним и направление поворота резца относительно оси О-О, изменяются. Резец перемещается против часовой стрелки из крайнего левого положения. Это перемещение происходит с момента прихода первого электрического импульса на суммирующий вход ЦАП 23 через элемент 25 И-НЕ с генератора 28 импульсов. Первый и последующие электрические импульсы с генератора 28 импульсов обеспечивают форсированный рост напряжения в ЦАП 23 и, соответственно, тока в обмотке 18 якоря двигателя 7, а следовательно, интенсивный разгон последнего и быстрый поворот резца против часовой стрелки относительно оси О-0. В момент, когда резец занимает среднее положение, т. е. когда угол между осями резца и детали составляет 90°, изменяется схема резания, а так же направление самовращения резца и направление схода стружки, что вызывает появление в стружке внутренних напряжений, ведущих к ее надежному дроблению. Этот факт совпадает с моментом прохождения диска 9 в зазоре датчика 12 центрального положения, в результате чего на его выходе появляется электрический импульс, который поступает через элемент И-НЕ 22 на вход б блока 21 управления, за счет присутствия разрешающего потенциала на управляющем входе этого элемента. С приходом импульса на вход б блока 21 управления происходит смена потенциалов на выходах и и к, а именно: на выходе и появляется разрешающий, а на выходе /с запрещающий потенциалы. За счет этого происходит переключение работы ЦАП 23 с Режима суммирования на режим вычитания. результате напряжение на выходе ЦАП 23 и, соответственно, ток в обмотке 18 якоря двигателя 7 уменьщаются со скоростью, определяемой скоростью поступления импульсов от генератора 28 импульсов через элемент И-НЕ 24 на вычитающий вход ЦАП 23. Таким образо.м, начиная с момента прохождения диска 9 в зазоре датчика 12 центрального положения, скорость поворота резца относительно оси О-О падает и, за счет соответствующего подбора частоты поступления импульсов от генератора 28 импул)сов, упадет до своего минимального значения в тот момент, когда диск 9 войдет в зазор датчика 13 правого положения. Импульс, генерируемый этим датчиком 13, проходит через элемейт И-НЕ 20 за счет присутствия на ее управляющем входе разрещающего потенциала и поступает на вход а блока 21 управления. После этого происходит смена потенциалов на выходах w, к: и .д, на выходе и появляется запрещающий, на выходе к - разрещающий, на выходе л - разрещающий потенциалы. Происходит очеТЖ l работы ЦАП 23 с режима вычитания на режим суммирования. Резрещающий потенциал с выхода л с помощью блока 26 управления возбуждением осуществляет смену направления тока в обмотке 19 возбуждения двигателя 7. В результате направление вращения вала двигателя 7, а с ним и направление поворота резца относительно оси О-О, меняются на обратные. Резец поворачивается по часовой стрелке из крайнего правого положения. По мере поступления импульсов на суммирующий вход ЦАП 23 через элемент И-НЕ 25 с генератора 28 импульсов происходит возрастание напряжения на выходе ЦАП 23, что влечет возрастание тока в обмотке 18 якоря, подключенной к усилителю 27 постоянного тока, который преобразует возрастающее напряжение ЦАП 23 в пропорциональное значение тока об.мотки 18 якоря двигателя 7. Процесс разгона двигателя 7 и связанного с ним поворота резца вокруг оси О-О по часовой стрелке происходит до тех пор, пока резец не займет среднее полох ение. При этом изменяется схема резания, направление самовращения резца и направление схода стружки. За счет внутренних напряжении, появляющихся в стружке, происхожит надежное.ее дробление. В этот мо.мент диск 9 находится в зазоре датчика 12 центрального положения. Появивщийся на его выходе электрический сигнал поступает через элемент И-НЕ 22 на вход б блока 21 управления, за счет присутствия разрешающего потенциала на элементе И- НЕ 22. В связи с этим происходит смена потенциалов на выходах «и к: на выходе и появляется разрещающий, на выходе к - запрещающий потенциалы. Таким образом, элемент И-НЕ 25 переключается на элемент И-НЕ 24, в результате чего счетчик ЦАП 23 переходит из режима суммирования в режим вычитания и, в конечном счете, скорость вращения якоря двигателя 7 у.меньщается, в результате чего уменьшается и скорость поворота резца относительно оси О-0. Уменьшение этой скорости поворота происходит до тех пбр, пока диск 9 не окажется в зазоре датчика 14 левого положения. В момент вхождения диска 9 в зазор датчика 14, последним генерируется импульс, который поступает на вход в блока 21 управления. На выходе и появляется запрещающий, на выходе к - разрешающий. на выходе л - запрещающий потенциалы. В результате происходит изменение направления тока в обмотке 19 возбуждения и нарастание тока в обмотке 18 якоря. Таким образом, процесс повторяется и происходит надежное стружкодробление. При окончании обработки на выход д блока управления 21 поступает запрещающий потенциал и устройство отключается. Предлагаемое устройство для ротационного резания обеспечивает при обработке надежное стружкодробление в щироком диапазоне режимов резания за счет принудительного возвратно-поворотного движения резца, сообщаемого ему приводным электродвигателем. Увеличение же режимов резания при надежном стружкодроблении обеспечивает сокращение мащинного времени на обработку и повыщение производительности процесса. Это особенно, важно при съеме повыщенных припусков и резании вязких труднообрабатываемых материалов. Формула изобретения Устройство для ротационного резания, включающее ротационный резец, содержащий режущую чашку, закрепленную на щпинделе, установленном в корпусе, закрепленном на резцедержателе, с помощью цапфы, ось которой проходит через верщину режущей чашки, и имеющем возможность качаться относительно этой оси от одного крайнего- положения до другого с помощью привода качательного движения, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности стружкодробления, привод качательного движения выполнен в виде электродвигателя, закрепленного на корпусе резца и управляемого схемой реверсивного его движения, на валу электродвигателя установлена щестерня, предназначенная для взаимодействия с зубчатым сегментом, закрепленным на резцедержателе, на корпусе установлен тахогенератор, вход которого кинематически связан со шпинделем резца, а выход - с входом схемы управления , причем устройство снабжено датчиками крайних и среднего положений корпуса резца, подключенными к входам схемы управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 611724, кл. В 23 В 27/22, 1978.