АДАПТИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к области станкостроения, в частности к металлообрабатывающему оборудованию.
Известно устройство суппорта токарно-копировального полуавтомата модели 1722 для изготовления сложнопрофильных деталей посредством копирования профиля эталонной детали [«Металлорежущие станки» под ред. проф. В.К. Тепинкичиева, М. «Машиностроение», 1973, с. 195, рис. 159]. Каретка суппорта жестко связана с гидроцилиндром и суппортом, а шток поршня - с салазками. Корпус гидроцилиндра имеет направляющие, на которых установлен следящий золотник. Шток золотника упирается в рычаг щупа. Рычаг может качаться вокруг оси, а щуп находится в контакте с эталонной деталью или шаблоном. Когда деталь обрабатывается за несколько проходов, положение щупа регулируется таким образом, чтобы он не касался эталонной детали, а резец снимал бы только часть припуска. И только перед последним проходом щуп входит в контакт с эталонной деталью. Управление автоматическим циклом движения суппортов, перемещения и зажима пиноли задней бабки осуществляется системой электроавтоматики и трех гидропанелей: копировального суппорта, подрезных суппортов и задней бабки.
Недостатками данного суппорта является высокая стоимость, сложность изготовления и обслуживания, низкая точность обработки деталей.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является адаптивный инструментальный модуль [Патент на полезную модель №139044, Российская Федерация, МПК B23B 1/00. Адаптивный инструментальный модуль / Тюрин А.В., Чепчуров М.С.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU); заявл. 12.11.2013; опубл. 10.04.2014 Бюл. №10]. Модуль содержит корпус с подвижным стаканом, соединенный с серводвигателем (серводвигатель линейного перемещения), инструментальный блок с резцедержателем, имеющим возможность качания в вертикальной плоскости на оси, несущий резец, механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, соединенную с серводвигателем (серводвигатель поворотного перемещения) и устройством управления через сервопривод, управляемый контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, блок питания соединенный с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем, передаточный механизм качания резцедержателя.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: корпус с подвижным стаканом, снабженным инструментальным блоком с резцедержателем несущим резец, кинематически связанным с размещенным в корпусе серводвигателем линейного перемещения и серводвигатель поворотного перемещения с передаточным механизмом, связанные с устройством управления через сервоприводы, управляемые контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь.
Недостатком прототипа является низкая точность обработки деталей связанная с низкой жесткостью связанных между собой узлов модуля расположенных в подвижном стакане. Указанный недостаток вызван несовершенством конструкции заключающийся в том, что резцедержатель имеющий возможность качания кинематически связан с серводвигателем поворотного перемещения посредством передаточного механизма, что приводит к возникновению упругих отжатий в процессе обработки и ведет к снижению точности обработки деталей.
Полезная модель направлена на повышение точности обработки деталей за счет повышения жесткости модуля.
Это достигается тем, что адаптивный инструментальный модуль содержит корпус с подвижным стаканом, снабженным инструментальным блоком с резцедержателем несущим резец, связанный с серводвигателем линейного перемещения. Серводвигатель поворотного перемещения связанный с передаточным механизмом. Серводвигатели соединены с устройством управления через сервоприводы, управляемые контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, блок питания соединенный с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем. В предложенном решении серводвигатель поворотного перемещения установлен снаружи корпуса и соединен с корпусом передаточным механизмом.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 показан адаптивный инструментальный модуль; на фиг. 2 - приведена принципиальная схема модуля.
Адаптивный инструментальный модуль состоит из корпуса 1, к которому прикреплено устройство управления 2. В корпусе 1 установлен подвижный стакан 3 с закрепленным инструментальным блоком 4, в котором жестко закреплен, например сваркой резцедержатель 5 с резцом 6. Подвижный стакан 3 соединен с серводвигателем линейного перемещения 7, например, через гайку 8, винт 9 и муфту 10. Винт 9 установлен на радиально-упорном подшипнике 11 и зафиксирован от продольного смещения с помощью шайбы 12 и гайки 13. Снаружи к корпусу 1, присоединен например, с помощью шпоночного соединения 14, передаточный механизм 15, соединенный с серводвигателем поворотного перемещения 16, прикрепленным к пластине 17. Передаточный механизм 15 и серводвигатель поворотного перемещения 16 закрывает кожух 18. Серводвигатели (СД) 7 и 16 соединены с соответствующими каждому из них сервоприводами (СП) 19, 20. Сервоприводы 19 и 20 расположены в устройстве управления 2 и соединены с контроллером 21. Датчик Холла 22 соединен с устройством управления 2 через усилитель 23 и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 24. При этом датчик Холла 22, установлен на кабеле питания главного привода станка (условно не показан) и формирует аналоговый сигнал, который впоследствие преобразуется в управляющий для серводвигателя линейного перемещения 7. В свою очередь контроллер 21 соединен с устройством отображения и программирования (УОиП) 25. Сервоприводы 19, 20, контроллер 21, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 24 соединены с блоком питания (БП) 26.
Адаптивный инструментальный модуль работает следующим образом. С помощью пластины 17 модуль прикрепляется к станку. Электрическое питание устройства управления 2, закрепленного на корпусе 1, обеспечивается включением блока питания 26.
С помощью устройства отображения и программирования 25 выбирают готовый алгоритм обработки из памяти или программируют новую задачу.
С контроллера 21 поступает управляющий сигнал на сервопривод 19 и 20, формирующий управляющий сигнал для работы серводвигателей 7 и 16. Перемещение подвижного стакана 3 с установленным в нем инструментальным блоком 4 несущим резцедержатель 5 с резцом 6 обеспечивается гайкой 8 и установленном на радиально - упорном подшипнике 11 винтом 9, крутящий момент на который передает серводвигатель линейного перемещения 7 посредством соединительной муфты 10. Фиксацию винта 9 в осевом положении обеспечивает шайба 12 с гайкой 13.
В процессе резания изменяется мощность резания, а, следовательно, изменяется мощность магнитного поля в кабеле питания главного привода, которое создает электрический сигнал в датчике Холла 22, закрепленном на этом кабеле. Электрический сигнал датчика Холла 22 преобразуется в цифровую форму посредством усилителя 23 и аналогово-цифрового преобразователя 24 и передается в устройство управления 2, а именно в контроллер 21, который в свою очередь этот сигнал обрабатывает и выдает управляющий сигнал для сервопривода 20. Сервопривод 20 обрабатывает этот сигнал и формирует управляющий сигнал серводвигателя поворотного перемещения 16. Серводвигатель поворотного перемещения 16, закрытый кожухом 18, через передаточный механизм 15 и шпоночное соединение 14 передает вращение корпусу 1.
Повышение жесткости модуля выполняется за счет не связанных кинематически синхронных перемещений режущей кромки в линейном и круговом направлении. Это обеспечивается тем, что серводвигатель поворотного перемещения и передаточный механизм установлены снаружи и выполняют поворот корпуса, а резец жестко закреплен в подвижном стакане. При таком конструктивном решении силы, возникающие в процессе обработки, не воздействуют на передаточный механизм, а только на резец, установленный в резцедержателе, жестко закрепленный в инструментальном блоке, что исключает появление упругих отжатий в процессе обработки детали, что приводит к увеличению точности обработки деталей.
Предлагаемая полезная модель позволяет за счет повышения жесткости модуля увеличить точность обработки деталей.