УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ТОКАРНОГО СТАНКА
LATHE HEAT ERRORS COMPENSATOR

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к токарным станкам, преимущественно с системами ЧПУ.
Наиболее близким решением к заявленному из уровня техники по технической сущности является устройство для компенсации теплового смещения оси шпинделя токарного станка, содержащее датчики перемещения оси шпинделя и оси пиноли в плоскости формообразования и элемент, осуществляющий смещение оси пиноли, соответствующее перемещению оси шпинделя, при этом элемент, функционально осуществляющий смещение оси пиноли, выполнен в виде гидроцилиндра, закрепленного на станине станка с упором его штока в пиноль. Устройство также снабжено двумя цифровыми приборами для указания величины смещения оси шпинделя и оси пиноли в плоскости формообразования, соединенными с двумя датчиками перемещения, и редукционным клапаном для регулировки давления масла в гидроцилиндре (Патент РФ №2245765, B23B 25/06, 2005 г.).
К недостаткам известного технического решения следует отнести недостаточную точность обработки детали и технологичность, поскольку съем информации о тепловом смещении оси шпинделя осуществляется непосредственно от корпуса шпиндельной бабки, что приводит к большой инерционности системы, в результате чего процесс компенсации занимает несколько минут. При обработке средних и мелких деталей продолжительность прохода составляет несколько десятков секунд, таким образом известное устройство не успевает сработать в процессе обработки одной детали.
Технической задачей заявленного решения является повышение точности обработки деталей и технологичности процесса в целом.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в устройстве компенсации тепловых погрешностей токарного станка, содержащем измерительную систему в виде средств съема и передачи информации, систему обработки измерительной информации, а также систему коррекции, функционально обеспечивающую корректировку процесса металлообработки, согласно изобретению средство съема информации выполнено в виде подпружиненного в радиальном направлении по отношению к оси шпинделя стержневого элемента, установленного в корпуса шпиндельной бабки с возможностью взаимодействия одним из торцов с наружным кольцом подшипника оси шпинделя, а средство передачи информации выполнено в виде бесконтактного датчика перемещения, закрепленного на станине станка.
Устройство компенсации тепловых погрешностей токарного станка поясняется графическими материалами, где на чертеже схематично изображен продольный разрез измерительной системы.
В передней опоре корпуса шпиндельной бабки токарного станка имеется передняя опора, которая состоит из одного или нескольких подшипников 1 качения, которые надеты на шпиндельную ось 2. В корпусе шпиндельной бабки установлено средство съема информации, выполненное в виде подпружиненного стержневого элемента 3, с возможностью взаимодействия с наружным кольцом подшипника 1. Устройство также содержит бесконтактный датчик 4 перемещения, закрепленный на станине токарного станка (на чертеже не показана) и соединенный с системой корректировки (например, системой ЧПУ токарного станка).
Устройство компенсации тепловых погрешностей токарного станка работает следующим образом.
В процессе работы токарного станка в его опорах в результате трения выделяется теплота, которая приводит к тепловому расширению стенок шпиндельной бабки, в результате чего ось 2 шпинделя перемещается в пространстве. Это приводит к тому, что заготовка обрабатывается не по цилиндрической, а по конической поверхности.
Испытания показали, что смещение оси шпинделя в плоскости, перпендикулярной плоскости формообразования, не влияют на искажение обрабатываемой поверхности. Поэтому с помощью бесконтактного датчика 4 измеряется только смещение оси шпинделя в плоскости формообразования. Сигнал от бесконтактного датчика 4 подается, например, на систему ЧПУ токарного станка, где производится коррекция положения резца в поперечном сечении на основе величины сигнала, полученного от датчика 4, и положения резца по длине заготовки. Чем ближе резец будет подходить к пиноли станка, тем величина коррекции будет уменьшаться.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для компенсации тепловых погрешностей токарного станка и может быть отнесен к области металлообработки;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки, известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.