УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА ФОРМОЙ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована на металлорежущих станках с программным управлением, предназначенных для обработки крупногабаритных деталей малой жесткости, например, при фрезеровании вафельного фона в обечайках или днищах.
Известно устройство слежения за формой обрабатываемой детали при ее фрезеровании на горизонтальном фрезерном станке, содержащее установленную на ползуне скобу, на одном плече которой закреплена опора слежения, выполненная шарообразной или в виде оправки, торец которой имеет форму шаровой поверхности, а на другом - инструментальная головка с фрезой. Ползун установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения на суппорте станка. Перед началом работы устанавливают заданное расстояние между рабочей поверхностью опоры слежения и инструментом.
В процессе работы устройства опора слежения постоянно находится в контакте с поверхностью слежения обрабатываемой детали, реагируя тем самым на отклонения геометрических параметров, например, некруглость обечайки, сохраняя при этом возможность обработки вафельного фона с заданной точностью остаточного полотна дна ячейки, (см. патент РФ №2465104, кл. B23C 3/04, 2012 г.)
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно не обеспечивает необходимую точность обработки, так как вибрации, характерные для процесса обработки, передаются на опору слежения и инструмент и снижают точность обработки.
Известно устройство к металлообрабатывающему станку для слежения за формой обрабатываемой детали, содержащее сопло, связанное магистралью с камерой системы подачи сжатого воздуха, в которой размещена мембрана со штоком, соединенным с подвижным элементом датчика линейных перемещений.
Сопло смонтировано в корпусе, размещенном на каретке станка, оснащенной механизмом осевого перемещения, выполненным в виде ходового винта. Привод осевого перемещения каретки выполнен регулируемым и оснащен датчиком обратной связи.
Для работы устройства подлежащую обработке деталь устанавливают в приспособлении фрезерного станка, в результате чего деталь располагается между установленными напротив друг друга соплом и фрезой. Включают работу станка и подачу воздуха в сопло. По команде с блока управления включают привод, посредством которого каретка получает перемещение в направлении к обрабатываемой детали. Перемещение каретки отслеживается датчиком. При подводе сопла к обрабатываемой детали зазор между торцом сопла и поверхностью детали постепенно уменьшается. По мере уменьшения зазора сопротивление истечению воздуха из сопла постепенно увеличивается, что приводит к постепенному увеличению давления в воздушной магистрали. При увеличении давления воздуха в магистрали постепенно увеличивается давление в бесштоковой полости камеры, в результате чего мембрана упруго деформируется и перемещает шток, который перемещает шток датчика линейных перемещений. Сигнал с преобразователя поступает в блок управления, который в заданный момент (при достижении заданного давления на торце сопла и, следовательно, в бесштоковой полости камеры (в пневматической системе), дает команду на останов привода перемещения сопла. По завершении данного цикла (выставка сопла в заданное положение относительно поверхности обрабатываемой детали) блок управления дает команду на включение привода перемещения каретки с инструментальной головкой в положение обработки детали. Если обрабатываемая деталь не имеет геометрических отклонений, процесс обработки протекает штатно, фрезой обрабатывается карман или обечайка с заданной точностью по полотну. В случае отклонения геометрической формы обрабатываемой детали от заданной, например, при наличии овальности, изменяется величина зазора между торцом сопла и поверхностью обрабатываемой детали. В случае изменения, например, увеличения зазора давление в магистрали снижается, степень деформации мембраны уменьшается и шток совершает перемещение, перемещая на определенное расстояние (пропорциональное уменьшению давления) шток датчика, информация о величине перемещения штока передается в блок управления, который включает на подвод сопла привод каретки. Перемещение каретки будет продолжаться до тех пор, пока расстояние между соплом и поверхностью детали не достигнет заданного значения (определяется по изменению давления, истекающего из сопла воздуха), после чего блок управления дает команду на отключение привода. Одновременно с подводом каретки с соплом к поверхности обрабатываемой детали обеспечивается отвод (по команде блока управления) фрезерной головки от обрабатываемой детали на величину перемещения сопла, то есть расстояние между торцом сопла и фрезой остается неизменным, что позволяет обеспечить постоянство толщины обрабатываемой детали.
(см. патент РФ №2397049, кл. B23C 3/00, 2012 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно не позволяет вести обработку с необходимой точностью, так как отсутствие контакта элемента слежения с обрабатываемой заготовкой не позволяет компенсировать прогибы нежесткой заготовки от сил резания.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности обработки нежестких заготовок за счет использования бесконтактной опоры слежения и компенсации сил резания, приводящих к прогибу нежесткой заготовки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве слежения за формой обрабатываемой детали, содержащем установленное в каретке сопло, связанное со станцией подготовки сжатого воздуха и с датчиком давления, каретка установлена на плите с возможностью перемещения посредством привода, плита установлена на консоли с возможностью перемещения посредством привода, причем консоль имеет возможность вертикального перемещения, новым является то, что устройство снабжено опорой слежения, размещенной на кронштейне, закрепленном на плите, причем опора слежения имеет возможность контакта с обрабатываемой деталью, а сопло установлено с зазором относительно опоры слежения.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлено заявленное устройство
Устройство слежения за формой обрабатываемой детали содержит опору слежения 1, сопло 2, установленное в каретке 3, обеспечивающей точную корректировку положения торца сопла относительно торца опоры слежения, закрепленной на кронштейне 4. Для обеспечения корректировки устройство оснащено приводом перемещения каретки 3, включающим двигатель 5 и передачу «винт-гайка» 6. Перемещение каретки 3 ограничено конечным выключателем 7.
Устройство также содержит привод (например, пневмоцилиндр) 8 перемещения плиты 9, на которой с возможностью перемещения установлена каретка 3 и закреплен двигатель 5. На плите 9 также закреплен кронштейн 4 опоры слежения 1.
Плита 9 установлена на закрепленной на консоли 10 проставке 11. Консоль смонтирована на основании 12 и оснащена приводом 13 ее вертикального перемещения.
В состав устройства слежения так же входит станция 14 подготовки сжатого воздуха для подачи в сопло 2 и станция 15 подготовки воздуха для пневмоцилиндра 8. Конструкция таких станций является стандартной.
Обрабатываемая деталь обозначена позицией 16. Устройство оснащено датчиком давления 17, связанным с линией подачи воздуха в сопло 2 и с системой программного управления - СЧПУ (не показана).
Устройство слежения за формой обрабатываемой детали работает следующим образом.
Включением привода 13 выставляют опору слежения 1 по высоте и располагают ее напротив обрабатывающего инструмента (фрезы). Включением привода 8 опору слежения 1 подводят до упора в поверхность обрабатываемой детали 16. Устанавливают необходимое усилие прижатия опоры к поверхности обрабатываемой детали, пользуясь аппаратурой (не показана), размещенной на станции подготовки воздуха 15. Затем включением двигателя 5 перемещают сопло 2 в исходное положение, определяемое заданной величиной зазора между торцом сопла 2 и торцом опоры слежения 1.
После выставки сопла в заданное положение работа осуществляется по программе с учетом сигналов, получаемых с датчика 17, контролирующего положение сопла относительно опоры слежения. Если обрабатываемая деталь не имеет геометрических отклонений, процесс обработки протекает штатно, формируется карман или обечайка с заданной точностью по полотну. В случае отклонения геометрической формы обрабатываемой детали от заданной, например, при наличии овальности, учитывая, что кронштейн 4 обладает определенной упругостью, изменяется величина зазора между торцом сопла и поверхностью опоры слежения. В случае изменения, например, увеличения зазора давление в магистрали снижается, степень деформации мембраны датчика 17 уменьшается и его шток совершает перемещение и передает информацию о величине перемещения в систему управления, которая включает на подвод каретки, а следовательно, и сопла, двигатель 5. Перемещение каретки 3 с соплом 2 будет продолжаться до тех пор, пока расстояние между соплом и поверхностью опоры слежения не достигнет заданного значения (определяется по изменению давления, истекающего из сопла воздуха), после чего система управления дает команду на отключение двигателя 5. Одновременно с подводом каретки с соплом к поверхности обрабатываемой детали обеспечивается отвод (по команде блока управления) фрезерной головки от обрабатываемой детали на величину перемещения сопла, то есть расстояние между торцом сопла и фрезой остается неизменным, что позволяет обеспечить постоянство толщины остаточного полотна обрабатываемой детали.
Наличие опоры слежения за контуром обрабатываемой детали, обеспечивает возможность обрабатывать вафельный фон на форсированных режимах, исключая прогиб остаточного полотна дна ячейки при обеспечении его наименьшей толщины.
Использование опоры слежения также способствует гашению колебаний, возникающих при обработке нежестких конструкций. Все это позволяет повысить точность обработки крупногабаритных деталей малой жесткости.