МЕХАТРОННАЯ РАСТОЧНАЯ ГОЛОВКА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к инструментальному оснащению металлообрабатывающих производств и предназначена для обработки отверстий растачиванием на многоцелевых станках с числовым программным управлением и другом металлообрабатывающем оборудовании.
Известна инструментальная головка с серводвигателем (RU 2401722 МПК B23B 029/034, 20.10.2009), содержащая установленный в корпусе серводвигатель, выполненный в виде электродвигателя, который содержит установленный в основном корпусе статор и установленный с возможностью вращения в статоре ротор, несущий приводной вал и установленный в двух вращающихся опорах, установленных на расстоянии друг от друга, причем одна из вращающихся опор наружным кольцом установлена в корпусе статора, а внутренним кольцом непосредственно или опосредованно - на выходном валу, который через понижающий редуктор приводит в движение салазки.
Недостатками названного изобретения является сложная кинематическая схема привода салазок, приводящая к снижению точности процесса обработки изделий.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является расточная плансуппортная головка (RU 2074790, МПК B23B 29/034, 10.03.1997), которая выполнена для расточки отверстий и подрезки торцов на фрезерно-расточных станках. Головка содержит не вращающийся относительно шпиндельной бабки станка корпус, планшайбу, связанную с коническим хвостовиком для установки в шпиндель станка, в которой размещены шаговый двигатель, суппорт, кинематическая цепь, состоящая из шкивов, зубчато-ременной передачи, червячной передачи, шарико-винтовой пары, посредством которой осуществляется радиальное перемещение суппорта от вала шагового двигателя, шаговый двигатель имеет электрическую связь с токосъемными кольцами, контактирующими с электрощетками, щеткодержатели которых жестко соединены со штепсельным разъемом на корпусе.
Недостатками ближайшего аналога являются наличие скользящего контакта для передачи энергии питания электродвигателя, расположенного во вращающейся планшайбе; сложная кинематическая схема привода суппорта.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в упрощении конструкции расточной головки и повышении точности обработки изделий.
Техническим результатом является обработка криволинейных контуров, программно-аппаратное управление процессом формообразования и точностью получаемой геометрии, сокращение дополнительного станочного оборудования и операций переналадки.
Поставленная задача решается за счет того, что мехатронная расточная головка, содержит корпус, связанный с хвостовиком, несущий суппорт с приводом его радиального перемещения. Дополнительно в корпусе установлены электронный блок управления и соединенный с ним датчик линейного перемещения, в хвостовике установлен источник питания электронного блока управления. Привод радиального перемещения суппорта состоит из линейного актуатора и передачи с зубчатым сопряжением рейки с суппортом. Датчик линейного перемещения состоит из каркаса с намотанными на нем электромагнитными катушками и штока с ферромагнитным сердечником. Электронный блок управления состоит из драйвера электродвигателя линейного актуатора, измерительного преобразователя датчика линейного перемещения, системы приемо-передачи сигналов управления и управляющего микропроцессора. Источник питания выполнен в виде аккумулятора, установленного в осевом отверстии хвостовика, или в виде беспроводной системы передачи энергии посредством электромагнитных катушек.
Конструкция мехатронной расточной головки показана на рисунках, где на фиг.1 изображен основной вид; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - вид снизу; на фиг.4 - вид А и местный разрез по сечению Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение С-С на фиг.4.
Мехатронная расточная головка содержит корпус, верхняя часть 1 которого жестко соединена посредством винтов с нижней частью 2 и с хвостовиком 3. В верхней части корпуса 1 расположены электронный блок управления 4 и линейный актуатор 5, шток которого соединен с рейкой 6 и перемещается вдоль своей оси. В хвостовике 3 расположены электромагнитные катушки 7, служащие для беспроводной передачи энергии от неподвижного статора 8 в электронный блок управления 4.
На рейке 6 с обеих сторон под углом α к оси нарезаны зубья с треугольным профилем. Одна из сторон рейки сопряжена с зубьями суппорта 9, а другая сторона - с зубьями планки 10, которая крепится к суппорту 9. Угол α зависит от мощности актуатора и требуемого передаточного отношения пары рейка-суппорт.
Таким образом, линейное перемещение рейки 6 вдоль оси посредством зубчатого сопряжения с суппортом 9 и планкой 10 преобразуется в радиальное перемещение суппорта 9 по направляющим 11, которые закреплены с торца нижней части корпуса 2. Зубчатое сопряжение защищено прокладками 12. Также в нижней части корпуса 2 установлен датчик линейного перемещения 13 (фиг.5), служащий для передачи информации о положении суппорта 9 в электронный блок управления 4. Датчик линейного перемещения 13 состоит из штока, жестко связанного с подвижным суппортом 9, и каркаса, закрепленного в нижней части корпуса 2.
В состав системы приемо-передачи управляющих сигналов входит контроллер связи, устанавливаемый в шкаф электроавтоматики системы ЧПУ станка и обеспечивающий взаимодействие системы ЧПУ станка и электронного блока управления 4 мехатронной расточной головки по беспроводному каналу. Контроллер связи имеет несколько вариантов встраивания в систему управления станка, при которой мехатронная расточная головка: 1) используется как дополнительная управляемая координата в системе ЧПУ; 2) управляется через электроавтоматику станка с доработкой программы электроавтоматики; 3) управляется через имеющийся порт связи в системе ЧПУ по разработанной пользователем макропрограмме.
Мехатронная расточная головка работает следующим образом.
На суппорте 9 закрепляют режущий инструмент (не показан). Хвостовик 3 мехатронной расточной головки устанавливают и закрепляют в шпинделе станка (не показан). Включают вращение шпинделя станка. При растачивании криволинейной поверхности или при установке резца на требуемый диаметр растачивания производится передача необходимых данных управляющей программы системы ЧПУ через контроллер связи (не показан) в электронный блок управления 4, управляющие сигналы которого приводят к включению линейного актуатора 5, поступательное перемещение штока которого приводит через рейку 6 посредством зубчатого сопряжения ее с суппортом 9 и планкой 10 к перемещению суппорта 9 в радиальном направлении по направляющим 11. Величина перемещения суппорта 9 регулируется электронным блоком управления 4, в котором реализована обратная связь от датчика линейного перемещения 13. Питание электронного блока управления 4 может осуществляться от аккумулятора (не показан), устанавливаемого в осевом отверстии хвостовика 3, либо бесконтактным способом от внешнего источника питания (не показан) посредством электромагнитных катушек 7, расположенных в хвостовике 3 с одной стороны, и в неподвижном статоре 8 с другой.
Мехатронная расточная головка может применяться на многоцелевых станках с числовым программным управлением и другом металлообрабатывающем оборудовании и позволит повысить точность и сократить время обработки отверстий и криволинейных контуров.