ОПРАВКА ДЛЯ НАСАДНЫХ ТОРЦЕВЫХ ФРЕЗ К СТАНКАМ С ЧПУ

Полезная модель относится к технологической оснастке и может быть использована в машиностроении (в том числе, тяжелом машиностроении и производстве спецтехники).
Известны конструкции оправок для насадных торцовых фрез (согласно ISO DIN 69871-А и ГОСТ 26541-85), которые не имеют интегрированных систем контроля или имеют разъем для установки одного датчика строго на оси оправки (электронная ось).
Известные оправки для насадных торцовых фрез имеют следующие недостатки:
- отсутствие возможности контроля качества поверхности и контроля изменения факторов механической обработки непосредственно в зоне резания в режиме реальною времени;
- отсутствие возможности использования управляющих программ (УП) на основе динамической модели процесса резания (отсутствие отрицательной обратной связи).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является оправка для насадных торцовых фрез с дополнительным фиксирующим элементом (U.S. Patent 4,325,664).
Недостатком известного решения является отсутствие возможности контроля качества поверхности (отклонений от плоскостности) и факторов обработки (вибрации) в режиме реального времени, невысокая производительность, обусловленная большими затратами но времени при холостых ходах, и низкое качество поверхности при большой протяженности обработки (более 2000 мм).
Задачей настоящей полезной модели является повышение производительности и качества обработки плоских поверхностей в условиях маложесткой технологической системы (производство и ремонт крупногабаритных деталей и узлов).
Технический результат достигается за счет контроля и снижения влияния труднопрогнозируемых факторов процесса резания (вибрации, неоднородность поверхности детали, деформации) в результате своевременного реагирования системы управления оборудования на их воздействие.
Поставленная задача решается тем, что оправка для насадных торцовых фрез к станкам с ЧПУ, включает корпус оправки, имеющий стандартную наружную посадочную коническую поверхность с конусом 7:24, для установки в шпиндель металлорежущего оборудования. Корпус оправки содержит посадочную поверхность для установки инструмента, цилиндрическую поверхность с резьбовыми отверстиями на торце, для его инструмента, симметрично расположенные шпонки призматической формы, закрепленные винтами, имеющими отверстием под ключ, в пазах корпуса, для передачи крутящего момента. Полезная модель отличается тем, что имеет интегрированную систему динамического контроля, включающую бесконтактные датчики, зафиксированные в корпусе, установленном в подшипниковую опору, зафиксированную от осевого смещения стопорным кольцом. Для безопасной работы и исключения обрыва. кабели датчиков проходят внутри кабелепровода, установленного в подшипниковых опорах. Для исключения поворота внутреннего кольца подшипниковой опоры датчиков между ним и внутренним кольцом ближайшей подшипниковой опоры кабеле провода установлена коническая пружина, создающая распорное усилие.
Отличительными от прототипа признаками являются:
- выполнение в оправке внутренней полости с посадочными поверхностями под подшипниковые опоры и стопорные кольца;
- наличие трех бесконтактных датчиков (индуктивные датчики или датчики температуры);
- наличие конической пружины для распорного усилия между подшипниками; фиксация вращения внутренних колец подшипников;
- установка датчиков в отдельном корпусе, вынимающемся «вперед», для удобства обслуживания;
- установка датчиков в корпусе по окружности, с их равномерным распределением относительно оси оправки;
- наличие кабелепровода для соединительных кабелей датчиков.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид трехмерной модели оправки для насадных торцовых фрез с интегрированной системой контроля.
Элементы конструкции оправки обозначены на рисунке следующими позициями:
1 - корпус оправки;
2 - шпонка;
3 - винт невыпадающий с внутренним шестигранником;
4 - корпус датчиков;
5 - бесконтактные индуктивные датчики в корпусе из нержавеющей стали с резьбой и гайкой;
6 - опорный подшипник корпуса датчиков (допускается установка без наружною кольца);
7 - стопорное кольцо;
8 - опорный подшипник кабелепровода;
9 - коническая пружина;
10 - кабелепровод;
11 - соединительные кабели датчиков.
Заявленная оправка для насадных торцовых фрез с интегрированной системой динамического контроля состоит из корпуса оправки 1, со шпонками 2, закрепленными винтами 3. В нутрии корпуса оправки 1 имеется система внутренних цилиндрических поверхностей. Внутрь корпуса 1 на однорядном шариковом подшипнике с защитными шайбами 6 устанавливается корпус датчиков 4 с бесконтактными датчиками 5. равномерно расположенными по окружности относительно оси оправки. Наружная поверхность датчиков 5 имеет метрическую резьбу, по которой они устанавливаются в корпус 4 и дополнительно фиксируются гайками (входят в комплект датчиков). От осевого смещения подшипник 6 фиксируется стопорным кольцом 7 и буртом корпуса датчиков 4. Соединительные кабели датчиков 11 проходят по кабелепроводу 10, установленному на однорядных шариковых подшипниках с защитными шайбами 8. Устройство работает по схеме: наружные кольца подшипников вращаются, внутренние - остаются неподвижными. Для исключения вращения внутренних колец подшипников 6 и 8 служит расчетная система посадок и коническая пружина 9, создающие распорное усилие между внутренним кольцом подшипника 6 и внутренним кольцом ближайшего подшипника 8.
Во время работы, при вращении шпинделя станка вместе с оправкой и инструментом, корпус с измерительными датчиками остается неподвижным, что делает возможным подключение датчиков к системе управления оборудования, следовательно, проведение диагностики качества поверхности (или условий обработки) с адаптацией режимов резания к динамически изменяющимся факторам процесса резания. Это достигается тем, что в оправке, выполнена полость, в которую, на подшипниковых опорах, устанавливаются корпус с установленными бесконтактными датчиками и кабелепровод, внутри которого проходят их соединительные кабели, а между опорными подшипниками корпуса установлена коническая пружина, которая создает распорное усилие между их внутренними кольцами, исключая их поворот, таким образом, корпус с датчиками остается неподвижным при вращении оправки с инструментом.
Использование заявленной оправки для насадных торцовых фрез позволит:
- повысить производительность обработки на 15-20%: за счет снижения времени холостых ходов в результате автоматической коррекции режимов резания и контроля выходных параметров обработки с высокой точностью в режиме реального времени;
- вести управление процессом обработки на основе отрицательной обратной связи, что повысит устойчивость технологической системы в целом;
- снизить вероятность брака до 1,5% и повысить качество обрабатываемой поверхности за счет управления режимами обработки на основе контроля величин отклонений от плоскостности обрабатываемой поверхности в режиме реального времени с целью их удержания в заданном поле допуска;
- повышение устойчивости технологической системы также позволит повысить стойкость инструмента.