УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОТАЦИОННОГО ТОЧЕНИЯ

Полезная модель относится к обработке неметаллических упруго-вязких материалов резанием, и может быть использована на станках токарной и шлифовальной группы.
Известен способ управления обработкой резанием, при котором определяются оптимальные условия обработки (патент RU №2243860 опубликовано: 10.01.2005, бюллетень №2).
Сущность изобретения заключается в съемке в инфракрасном диапазоне тепловизионного изображения геометрических характеристик сходящей стружки с целью определения степени их соответствия оптимальным значениям. В случае отклонения контролируемых величин от оптимальных значений изменяется соответствующий параметр режима резания.
Недостатком устройства, описанного в данном способе, является сложность конструкции.
Известен способ и устройство управления точностью обработки деталей, при котором от силометрического датчика поступает значение силы резания, а затем компьютер сравнивает его со значением силы резания, рассчитанного по известной зависимости, при их несовпадении изменяются соответствующие параметры режима резания (патент RU №2379169 опубликовано: 20.01.2010, бюллетень №1).
Устройство для управления точностью обработки деталей содержит деталь, резец, резцедержатель, силометрический датчик, исполнительный механизм, операционный усилитель, резистор, контроллер, компьютер и аналогово-цифровой преобразователь.
Недостатком конструкции устройства, описанного в известном способе, является низкое качество обработанной поверхности деталей, связанное с управлением обработкой только по одному параметру - силе резания.
Задачей полезной модели является повышение точности обработанной поверхности детали путем управления обработкой по двум параметрам - скорости и силе резания.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство для ротационного точения, содержащее резец установленный в шпинделе, дополнительно введены электродвигатель для вращения шпинделя посредством плоскоременной передачи и пульт управления, соединенный с фотоэлектрическим датчиком.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема установки устройства, на фиг.2 - общий вид, на фиг.3 - вид сбоку, на фиг.4 - диск поз.8, на фиг.5 - пульт управления поз.11, на фиг.6 - схема принципиальная, на фиг.7 - зависимость шероховатости поверхности от скорости резания, на фиг.8 - зависимость шероховатости поверхности от силы резания.
Ротационный чашечный резец 1 устанавливают в шпинделе 2 устройства. Шпиндель 2 вращается электродвигателем 3 постоянного тока посредством плоскоременной передачи. На валу электродвигателя 3 установлен шкив 4. Шкив 4 соединен со шкивом 5 плоским ремнем 6. Шкив 5 установлен на валу 7 шпинделя 2. На валу 7 закреплен диск 8 с прорезью, представленный на фиг.4. Шпиндель 2 и электродвигатель 3 установлены на основание 9.
Для управления точностью обработки установлены фотоэлектрический датчик 10, аналогово-цифровой преобразователь, микропроцессор, цифро-аналоговый преобразователь, пульт управления 11, которые изображены на фиг.2. На пульте управления 11, представленном на фиг.5, расположен дисплей 12 и панель 13 с кнопками.
На дисплей 12 выводят параметры режима резания: число оборотов шпинделя 2, скорость резания, мощность, потребляемую электродвигателем 3, силу резания. С помощью кнопок «Питание», «Память», «Сброс», «Свет», «Ввод» расположенных на панели 13 включают пульт управления, запоминают полученные результаты, сбрасывают полученные результаты, включают подсветку дисплея, вводят диаметр ротационного чашечного резца соответственно.
з
и
p
Устройство для ротационного точения устанавливают на суппорт станка, как показано на фиг.1. Заготовка приводится во вращение шпинделем станка, при этом она имеет скорость V. Ротационный чашечный резец 1 вращается шпинделем 2 устройства для ротационного точения. Его подводят к заготовке. Ротационный чашечный резец 1 имеет скорость V, которая является скоростью резания V.Обработку осуществляют путем перемещения ротационного чашечного резца 1 вдоль заготовки.
Принципиальная схема расчета параметров режима резания представлена на фиг.6. Управление точностью обработки осуществляют следующим образом.
Известны графические зависимости шероховатости поверхности, являющейся показателем точности обработки, от скорости и силы резания. Графическая зависимость шероховатости поверхности от скорости резания представлена на фиг.7. Графическая зависимость шероховатости поверхности от силы резания представлена на фиг.8. Анализируя графические зависимости можно сделать выводы:
1) чем выше скорость резания, тем шероховатость поверхности ниже,
2) чем ниже сила резания, тем шероховатость поверхности ниже.
p
и
Из вышесказанного следует, что, управляя скоростью и силой резания можно добиться оптимального режима резания, при котором шероховатость поверхности будет наиболее низкой, т.е. точность обработки наиболее высокой. Определение скорости резания V осуществляется с помощью фотоэлектрического датчика 10. Фотоэлектрический датчик 10 сканирует поверхность диска 8 с прорезью, что позволяет определить число оборотов n шпинделя 2, и при помощи аналогово-цифрового преобразователя передает его значение на микропроцессор. Перед началом обработки вводится предварительно измеренный диаметр D ротационного чашечного резца 1 указываемый в метрах. Микропроцессор производит расчет скорости резания по формуле:
p
где V - скорость резания,
π=3,14,
и
D - диаметр ротационного чашечного резца 1,
n - число оборотов шпинделя 2.
д
Так как электродвигатель 3 может регулироваться бесступенчато, подбирая необходимое число оборотов шпинделя 2 можно управлять скоростью резания. Сила резания определяется следующим образом. С электродвигателя 3 снимаются показания значений силы тока I и напряжения U. Мощность N электродвигателя 3 определяется по формуле:
д
где N - мощность электродвигателя 3,
I - сила тока,
U - напряжение.
Очевидно, что мощность, потребляемая электродвигателем 3, расходуется на процесс резания:
p
где N - мощность резания,
η - коэффициент полезного действия,
д
N - мощность, потребляемая электродвигателем 3.
С другой стороны мощность резания определяется по формуле:
p
где N - мощность резания,
z
P - сила резания,
p
V - скорость резания.
Приравняв формулы (3) и (4) получим:
отсюда
z
p
z
z
z
p
По зависимости (6) рассчитывается сила резания P. Микропроцессор по значениям силы тока I, напряжения U и скорости резания V рассчитывает силу резания P. Из формулы (6) видно, что сила резания P может управляться за счет регулирования силы тока I и напряжения U. После расчета силы резания P, скорости резания V, числа оборотов n шпинделя 2 устройства и мощности затрачиваемой на процесс резания электродвигателем 3 с помощью цифро-аналогового преобразователя их значения выводятся на дисплей. Оператор на основании значений, выведенных на дисплей, устанавливает оптимальный режим резания.
Устройство повышает точность обработки поверхности детали за счет обеспечения управления скоростью и силой резания, а также выбора оптимального режима резания в зависимости от требуемой шероховатости поверхности.