Стенд для испытания интеллектуальной системы адаптивного управления процессом резания на металлорежущих станках со шпиндельным узлом с активными магнитными подшипниками

1. Стенд для исследования интеллектуальной системы адаптивного управления процессом резания на металлорежущих станках со шпиндельным узлом с активными магнитными подшипниками включает: базовую мехатронную структуру с системой числового программного управления (ЧПУ), включающей аппаратную платформу с технологически заданным программным обеспечением, и шпиндельным узлом с активными магнитными подшипниками, которые функционально являются передней и задней опорами его ротор-шпинделя; шпиндельный узел, конструктивно сформирован с возможностью размещения в концевых зонах его ротор-шпинделя и, соответственно, зонах расположения активных магнитных подшипников, контрольно-измерительных структур в виде двух пар бесконтактных датчиков пространственного положения оси ротор-шпинделя и, соответственно, зазора в активных магнитных подшипниках, которые, т.е., упомянутые структуры, устанавливаются в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ротор-шпинделя шпиндельного узла парами, со смещением один относительно другого на 90° в окружном направлении в каждой паре и функционально являются средствами регистрации и передачи данных в упомянутую систему ЧПУ посредством аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователей исследуемой интеллектуальной системы адаптивного управления процессом резания; а также средство нагружения ротор-шпинделя шпиндельного узла внешней нагрузкой, соответствующей рабочей нагрузке в реальных условиях эксплуатации шпиндельного узла отличающийся тем, что: на рабочем конце ротор-шпинделя закреплена инструментальная оправка, которая функционально является средством динамического нагружения ротор-шпинделя шпиндельного узла упомянутой внешней нагрузкой за счет восприятия ею действительных рабочих динамических нагрузок от инструмента в процессе реальной механической лезвийной обработки эталонного образца заготовки в реальном масштабе времени испытания вышеупомянутой интеллектуальной системы адаптивного управления процессом резания; корпусная сборочная единица шпиндельного узла оснащена средствами для размещения в зоне рабочего конца инструментальной оправки, а также, в зоне заднего конца ротор-шпинделя, двух пар дополнительных бесконтактных датчиков, функционально являющихся средствами регистрации и контроля пространственного положения конца инструментальной оправки, а значит - пространственного положения непосредственно инструмента, и заднего конца ротор-шпинделя, соответственно, коммутативно связанными через соответствующие преобразующие структуры исследуемой интеллектуальной системы адаптивного управления с программно-аппаратной платформой упомянутой системы ЧПУ; упомянутые средства, конструктивно выполнены с возможностью обеспечения установки упомянутых датчиков в каждой паре в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротор-шпинделя шпиндельного узла со смещением один относительно другого на 90° в окружном направлении; передняя опора шпиндельного узла выполнена в виде радиально-упорного активного магнитного подшипника; базовая мехатронная структура конструктивно организована на основе трехкоординатного металлорежущего станка особо высокой точности, т.е., класса точности С, с системой ЧПУ и вертикальным расположением оси ротор-шпинделя шпиндельного узла; упомянутый станок включает управляемые посредством системы ЧПУ вспомогательные функциональные системы, а также следующие основные конструктивные узлы: станину с плоской и V-образной направляющими, поверхности которых оснащены текстолитовым покрытием, а также имеют средства защиты от загрязнения в виде ленточной структуры со средством регулировки натяжения ленты; установленные на направляющих станины салазки стола-салазок с управляемым системой ЧПУ прецизионным приводом их перемещения, при этом, верхние направляющие салазок, предназначенные для установки стола, также оснащенного управляемым системой ЧПУ прецизионным приводом его перемещения, выполнены конструктивно идентично вышеописанным направляющим станины и также оснащены аналогичным средством защиты от загрязнения в виде ленточной структуры со средством регулировки натяжения ленты, которая, т.е., ленточная структура, конструктивно-пространственно организована с возможностью обеспечения регулировки натяга прижатия направляющих стола стола-салазок к ответным направляющим с текстолитовым покрытием салазок, за счет охвата упомянутой лентой роликов, смонтированных в салазках стола-салазок; вертикальную стойку с передними и задними направляющими и установленную на передних направляющих стойки шпиндельную бабку с управляемым системой ЧПУ прецизионным приводом ее перемещения, конструктивно включающую в себя коробку скоростей и шпиндельный узел, размещенный в конструктивной структуре средства для установки шпиндельного узла в шпиндельной бабке, при этом шпиндельная бабка оснащена уравновешивающими грузами, установленными с возможностью рабочего перемещения по задним направляющим стойки посредством регулируемых по длине гибких связей, концы которых закреплены на корпусе шпиндельной бабки и, соответственно, на уравновешивающих грузах, а задние направляющие стойки оснащены средством их защиты от загрязнения в виде пластинчатой телескопической структуры; кроме того, структура средства для установки шпиндельного узла в шпиндельной бабке конструктивно сформирована с возможностью установки на шпиндельной бабке как шпиндельного узла в виде типового механического шпиндельного узла, так и шпиндельного узла мехатронного типа, выполненного в виде электрошпинделя с активными магнитными подшипниками, оснащенного вышеупомянутами контрольно-измерительными структурами на основе соответствующих датчиков пространственного положения оси вращения его ротор-шпинделя.
2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что вышеупомянутые прецизионные приводы перемещения основных конструктивных узлов выполнены в виде передачи ходовой винт - гайка качения и оснащены электродвигателями.
3. Стенд по п. 2, отличающийся тем, что в качестве электродвигателей используются серводвигатели.
4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые взаимоподвижные основные конструктивные узлы оснащены: средствами автоматического отключения их прецизионных приводов в крайних положениях; средствами автоматического аварийного отключения этих приводов; автоматическими средствами обеспечения выхода в референтную точку - то есть, в нулевую точку отсчета движения соответствующего узла; средствами для отсчета перемещения соответствующих узлов, выполненными в виде линейных преобразователей, коммутативно связанных с системой ЧПУ.
5. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что шпиндельный узел выполнен в виде электрошпинделя модели «IBAG 200 MA 40 К»
6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что вышеупомянутые вспомогательные функциональные системы выполнены в виде: гидросистемы, функционально являющейся средством отжима инструмента в шпинделе, переключения диапазонов скоростей привода главного движения стенда, смазки коробки скоростей и подачи масла в систему централизованной периодической смазки; системы централизованной смазки, функционально являющейся средством периодической централизованной смазки: на стойке - подшипников ходового винта перемещения шпиндельной бабки; на станине - подшипников ходового винта перемещения салазок стола-салазок; на шпиндельной бабке - гайки ходового винта перемещения шпиндельной бабки по направляющим и обратных планок; на салазках стола-салазок - подшипников ходового винта перемещения стола, гайки ходового винта перемещения салазок, направляющих пары салазки-станина; на столе - гайки ходового винта перемещения стола, направляющих стол-салазки; системы пневмооборудования, функционально являющейся средством охлаждения шпиндельного узла;
7. Стенд по п. 6, отличающийся тем, что гидросистема выполнена в виде конструктивно и технологически взаимосвязанных: гидростанции, включающей: насос, фильтр, аккумулятор, реле давления, гидроблок с аппаратурой модульного типа; гидроаппаратуры, установленной на стенде; исполнительных органов в виде гидроцилиндра переключения скоростей и гидроцилиндра отжима инструмента.
8. Стенд по п. 7, отличающийся тем, что в гидросистеме использована гидростанция типа СВ-М5А-40-Н-1,1-3-6,3.
9. Стенд по п. 6, отличающийся тем, что система централизованной смазки включает: распределитель; клапан редукционный; центральный питатель, в состав которого входит узел со штоком-индикатором, функционально являющийся средством контроля работы упомянутого питателя визуально и автоматически; микропереключатель; вторичные питатели, которые расположены на салазках, на столе, на стойке и на шпиндельной бабке.
10. Стенд по п. 6, отличающийся тем, что система пневмооборудования включает: компрессор с ресивером, станцию осушения и охлаждения воздуха, а также панель подготовки воздуха и пневмораспределители.