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 изготовления деталей.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является адаптивный инструментальный модуль [Патент на полезную модель №139044, Российская Федерация, МПК В23В 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 механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, соединенную с серводвигателем, инструментальный блок с резцедержателем несущим резец (режущий инструмент), механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, соединенную с серводвигателем 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, в котором закреплен серводвигатель, соединенный с 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.
Недостатками прототипа является низкое качество обработки связанное с низкой жесткостью конструкции резцедержателя. Указанный недостаток вызван несовершенством конструкции резцедержателя имеющего возможность качения и соединенного с адаптирующим серводвигателем посредством передаточного механизма, имеющего низкую жесткость, что приводит к возникновению упругих отжатий в процессе обработки и ведет к снижению качества обработки.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение ее эффективности за счет повышение качества обработки детали.
Это достигается тем, что адаптивный инструментальный модуль содержит корпус с подвижным стаканом, соединенный с серводвигателем. Серводвигатель соединен с устройством управления через сервопривод, управляемый контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, режущий инструмент, блок питания соединенный с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем. В предложенном решении в качестве режущего инструмента используется дисковая фреза с двумя диаметрально расположенными зубьями, установленная на выходном валу серводвигателя.
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, а также установлен подвижный стакан 3, с прикрепленным к нему кожухом 4. В подвижном стакане 3 закреплен, например, с помощью кронштейна 5, серводвигатель 6, который имеет выходной вал 7. Опорой выходного вала 7 служит, например игольчатый подшипник 8. В качестве режущего инструмента используется дисковая фреза с двумя диаметрально расположенными зубьями 9, установленная на выходном валу 7. Подвижный стакан 3 соединен с серводвигателем 10, например через гайку 11, винт 12 и муфту 13. Винт 12 установлен на радиально-упорном подшипнике 14 и зафиксирован от продольного смещения с помощью шайбы 15 и гайки 16. Серводвигатели (СД) 6 и 10 соединены с соответствующими каждому из них сервоприводом (СП) 17, 18. Сервоприводы 17 и 18 расположены в устройстве управления 2 и соединены с контроллером 19. Датчик Холла 20 соединен с устройством управления 2 через усилитель 21 и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 22. При этом датчик Холла 20, установлен на кабеле питания главного привода станка (условно не показан) и формирует аналоговый сигнал, который в последствии преобразуется в управляющий для серводвигателя 6. В свою очередь контроллер 19 соединен с устройством отображения и программирования (УОиП) 23. Сервоприводы 17, 18, контроллер 19, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 22 соединены с блоком питания (БП) 24.
Адаптивный инструментальный модуль работает следующим образом. Электрическое питание устройства управления 2, закрепленного на корпусе 1, обеспечивается включением блока питания 24.
С помощью устройства отображения и программирования 23 выбирают готовый алгоритм обработки из памяти или программируют новую задачу.
С контроллера 19 поступает управляющий сигнал на сервопривод 18, формирующий управляющий сигнал для работы серводвигателя 10. Поперечное перемещение дисковой фрезы с двумя диаметрально расположенными зубьями 9, установленной на валу 7 серводвигателя 6, закрепленного с помощью кронштейна 5 в подвижном стакане 3 осуществляется с помощью винта 12, опорой которого служит радиально -упорный подшипник 14. Крутящий момент на винт 12 соединенный с гайкой 11 передает серводвигатель 10 посредством соединительной муфты 13. Фиксацию винта 12 в осевом положении обеспечивает шайба 15 с гайкой 16.
В процессе резания изменяется мощность резания, а, следовательно, изменяется мощность магнитного поля в кабеле питания главного привода, которое создает электрический сигнал в датчике Холла 20, закрепленном на этом кабеле. Электрический сигнал датчика Холла 20 преобразуется в цифровую форму посредством усилителя 21 и аналогово-цифрового преобразователя 22 и передается в устройство управления 2, а именно в контроллер 19, который в свою очередь этот сигнал обрабатывает и выдает управляющий сигнал для сервопривода 17. Сервопривод 17 обрабатывает этот сигнал и формирует управляющий сигнал серводвигателя 6. Серводвигатель 6 с закрепленным на нем кожухом 4 через вал 7 опорой которого служит игольчатый подшипник 8 передает вращающий момент фрезе с диаметрально расположенными зубьями 9.
Использование в качестве инструмента дисковой фрезы с двумя диаметрально расположенными зубьями позволяет организовать однонаправленное перемещение режущей кромки инструмента. При этом требуется меньшая скорость перемещения режущей кромки, что приводит к повышению качества обработки детали. Размещение фрезы непосредственно на валу привода позволяет исключить погрешность при передаче крутящего момента от вала электродвигателя к режущему инструменту влияющие на точность размеров и форму обрабатываемой поверхности, и тем самым также обеспечивать повышение качества обработки детали.
Предлагаемая полезная модель позволяет за счет использования в качестве режущего инструмента дисковой фрезы с двумя диаметрально расположенными зубьями повысить качество обработки деталь, тем самым повысить эффективность работы модуля.