УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к устройствам управления точностью обработки деталей на металлорежущих станках, и может быть использована для автоматической коррекции скорости вращения шпинделя токарного станка, в зависимости от диаметра обрабатываемой заготовки.
Из уровня техники известна конструкция устройства для обработки деталей на оборудовании с числовым программным управлением (RU 2309034, МПК B23Q 11/02, опубл. 27.10.2007 г.], содержащего деталь, резец, резцедержатель, средство для удаления стружки и пыли, датчик силы резания, операционный усилитель, резистор, коммутатор, контроллер и компьютер [1].
Недостатком известного устройства, по нашему мнению, является низкое качество поверхностей изготавливаемых с его помощью деталей, обусловленное тем, что при управлении точностью обработки учитывается только один фактор, влияющий на нее, а именно - наличие стружки.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является конструкция устройства управления точностью обработки деталей (RU 2379169, МПК B23Q 15/00, опубл. 20.01.2010 г.), содержащего резец, силометрический датчик, операционный усилитель, резистор, контроллер и компьютер. Аналого-цифровой преобразователь устройства образует обратную связь с компьютером, а выход силометрического датчика соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом операционного усилителя [2].
Недостатком известной конструкции является недостаточно высокая точность обрабатываемых поверхностей: это связано с тем, что от силометрического датчика поступают данные только о значении величины силы резания, вместе с тем фактический диаметр обрабатываемой заготовки не измеряется.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является увеличение точности обработки деталей на металлорежущих станках.
Указанная задача решена за счет того, что устройство управления точностью обработки деталей содержит блок аналого-цифрового преобразователя сигнала, подключенный к блоку управления электродвигателями, первый выход которого подключен к двигателю, управляющему продольным суппортом, а второй выход - к двигателю, управляющему поперечным суппортом станка. При этом устройство снабжено механически закрепленным на станке с возможностью соприкосновения с обрабатываемой деталью измерительным колесом и соединенным с ним ременной передачей тахометром, выход которого соединен с блоком аналого-цифрового преобразователя сигнала.
Положительный технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью признаков, состоит в повышении точности механической обработки за счет автоматического регулирования глубины резания путем применения тахометра в качестве датчика, измеряющего фактический диаметр обрабатываемой заготовки, и блока управления, вычисляющего корректор глубины резания и подающего управляющие сигналы на двигатель поперечного суппорта. Относительная простота предложенной конструкции позволяет использовать устройство в мехатронных системах различного назначения.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема установки измерительного колеса; на фиг. 2 - схема осуществления обработки детали; на фиг. 3 - блок-схема алгоритма автоматического регулирования глубины резания.
Устройство управления точностью обработки детали состоит из измерительного колеса 1, механически закрепленного на суппорте станка и соприкасающегося с обрабатываемой деталью 2, при этом упомянутое колесо с помощью ременной передачи 3 соединено с тахометром 4, а его выход через блок аналого-цифрового преобразователя сигнала 5 подключен к блоку управления электродвигателями 6. Первый выход блока управления электродвигателями подключен к двигателю, управляющему продольным суппортом 7, а второй выход - к двигателю, управляющему поперечным суппортом 8 станка.
Устройство работает следующим образом.
Р
Обрабатываемая деталь 2 закрепляется в кулачковом патроне 9 и поджимается задним центром 10. Далее с помощью блока управления электродвигателями 6 задают расчетную величину скорости резания ν, а также требуемый диаметр детали D, на основании которых блок управления осуществляет вычисление требуемой частоты вращения шпинделя n. Затем включают шпиндель и, управляя продольной и поперечной подачами, подводят резец к детали. После начала резания к детали подводят измерительное колесо 1, после чего с помощью блока управления 6 включают цикл автоматической коррекции глубины резания.
Приведем пример работы блока управления при вычислении корректора глубины резания.
Р
Р
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Входные параметры: расчетная скорость резания равна ν=52,2 м/мин, а требуемый диаметр детали составляет D=95 мм. На основе указанных значений блок управления вычислит скорость вращения шпинделя по известной зависимости n=1000ν/πD, которая, соответственно, составит n=175 об/мин. Пусть после начала точения, вследствие, например, износа механических узлов станка и потери точности обработки, фактическая скорость резания детали, определенная с помощью измерительного колеса, составит ν=53 м/мин. На основе обратной зависимости D=1000ν/πn блок управления вычислит фактический диаметр обрабатываемой заготовки, который для рассматриваемого примера составит D=96,45 мм. Следовательно, ошибка равна ΔD=D-D=96,45-95=1,45. Отсюда может быть вычислен корректор глубины резания t=Δt/2, значение которого равняется t=0,725 мм. Полученное значение корректора используется блоком управления при вычислении параметров сигнала для управления движением поперечного суппорта станка.
Список использованных источников
1. Пат. 2309034 Российская Федерация, МПК B23Q 11/02. Устройство для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ / Титов B.C., Бобырь М.В., Милостная Н.А., Бобовников Н.Ю., заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Курский государственный технический университет (RU). - №2005138099/02. заявл. 07.12.2005, опубл. 27.10.2007, Бюл. №30. - 5 с.: ил.
2. Пат. 2379169 Российская Федерация, МПК B23Q 15/00. Способ и устройство управления точностью обработки деталей / Титов B.C., Бобырь М.В., Яхонтова Е.С., заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Курский государственный технический университет (RU). - №2008109406/02. заявл. 20.09.2009, опубл. 20.01.2010, Бюл. №2. - 12 с.: ил.