Устройство для автоматической коррекции погрешности фрезерования

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ПОГРЕШНОСТИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ , содержащее датчик положения фрезы, связанный через систему управления с исполнительным механизмом перемещения фрезы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контурного фрезерования, система управления выполнена в виде последовательно соединенных блока формирования управляющих импульсов, фазового дискриминатора и интегрирующего блока, причем второй вход фазового дискриминатора соединен с датчиком положения фрезы, а блок формирования управляющих импульсов имеет устройство их си«хронизации с началом профилирования образующей линии поверхности детали зубом фрезы и устройство настройки длительности импульсов на длительность профилиро- I ваиия. (Л Г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

09) (Н) ц5п B 23 Q 15/00 @Ч э 1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21): 3339605/25-08 (22} 14.08.81 (46) 15.07.83. Бюл. 9 26, (72) И.И. Аршанский, В.И. Козлов и И.В. Харин (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (53) 621.91(088.8)

f .(56) 1. Адаптивное управление станками. Под ред. Б.С.Балахшина. И., "Иашиностроение", 1973, с.649-650 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ПОГРЕШНОСТИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ, содержащее датчик положения фрезы, связанный через систему управления с исполнительным механизмом перемещения фрезы, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности контурного фреэерования, система управления выполнена в виде последовательно соединенных блока формирования управляющих импульсов, фазового дискриминатора и интегрирующего блока, причем второй вход фазового дискриминатора соединен с датчиком положения фрезы, а блок формирования управляющих импульсов имеет устройство их синхронизации с началом профилирования образующей линии поверхности детали зубом фрезы и устройство настройки длительности импульсов на длительность нрофилиро- I вания.

1028473

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано на фрезерных станках с ЧПУ.

Известно устройство адаптивного управления фрезерными станками, содержащее .датчики положения фреэы относительно стола станка, связанные через систему управления с исполнительными механизмами, осуцествляюцими перемещение фрезы P 1).

Недостатком известного устройства >0 является то, что оно не учитывает особенности контурного фреэерования, при котором формообразование обра- . ботанной поверхности осуществляется дискретно отдельными зубьями фреэы. 15

Поэтому направляющая линия Поверхности детали в каком-либо сечении состоит.иэ множества участков, причем длительность профилирования каждого учасТка зубом фреэы ничтожна мала, а его положение в пространстве зависит от относительного положения фрезы в этот момент времени, которое, в свою очередь, зависит от относительного статического смещения, равного постоянной составляющей деформации, от амплитуды и фазы относительных колебаний.

При профилировании всей образующей линии поверхности детали фаза относительных колебаний изменяется от значения в начальном сечении до значения в конечном сечении. Величина отклонения средней линии профиля образующей от заданного положения определят: размерную погрешность 35 обработки, которая складывается из погрешности, вызванной статическим относительным смещением фрезы, и дополнительной составляющей размерной погрешности, вызванной относительными колебаниями фрезы и заготовки. Поскольку процесс фрезерования всегда сопровождается высоким уровнем относите альных колебаний инструмента и заготовки, амплитуда которых при чистовой и получистовой обработке соизмерима с веЛи виной статического относительного смещения, то дополнительная составляюцая размерной погрешности обработки мЬжет составить значительную долю от сум- 5О марной погрешности, !

Цель изобретения — повышение точности контурного фрезерования, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматической коррекции погрешности Фрезерования, содержацем датчик положения

Фрезы, связанный через систему управления с исполнительным механизмом перемещения фрезы, система управления60 выполнена в виде последовательно соединенных блока формирования управляющих импульсов, фазового дискри-: минатора и интегрирующего блока, ричем второй вход фазового дискрими-б5 натора соединен с датчиком положения фрезы, а блок формиоования управляющих импульсов имеет устройство их синхронизации с началом профилирования образующей линии повсрхности детали зубом фрезы и устройство настройки длительности импульсов на длительность профилирования.

На фиг. 1 показана схема контурного фрезерования; на фиг. 2 - разрез А-A на фиг. 1; на фиг. 3 -разрез

Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - блок-схема устройства; на фиг. 5 - схема, поясняющая операцию интегрирования; на фиг. б - пример выполнения блока формирования управляющих импульсов; на фиг. 7 — схема, поясняюцая особенность обхода контура; на фиг. 8схема, поясняющая сдвиг управляющих импульсов.

Устройство содержит датчики дефомации 1 по осям координат Х и У, выходы которых связаны со входами соответствующих фазовых дискриминаторов. 2, блок формирования управляюцих импульсов 3, выход которого связан со вторыми входами фазовых дискриминаторов 2, и интегрирующие блоки, 4, входы которых связаны с выходами фазовых дискриминаторов 2, а выходы блоков 4 связаны с приводами 5 по соответствующим осям координат системы СПИД б с блоком программного управления 7.

Блок 3 (фиг. б содержит источник света 8 с фотоэлементом 9, между которыми расположен диск иэ непрозрачного материала с отверстиями, закрепленный на шпинделе станка, фотоэлемент соединен с делителем 10, к которому подключено звено задерж.ки 11, соединенное параллельно со счетчиком 12 и источником постоянного напряжения 13, причем выход фотоэлемента 9 соединен также со счетчи-1 ком 12, а выход счетчика 12 - с источником 13.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал программы по координатам

Х и У от системы программного управления 7 поступает на соответствующий привод 5, который осуществляет заданное перемещение исполнительного механизма (не показан). Информация о величине Деформации системы СПИД б под действием силы резания по каждой координате с датчика 1 поступает на фазовый дискриминатор .2, который работает в режиме ключа и управляется блоком формирования импульсов 3.

Управляющие импульсы синхронизированы с началом профилирования образующей линии поверхности детали зубом фрезы. Поскольку в реальных условиях из-за биения фрезы некоторые зубья могут не участвовать в Формообразовании поверхности детали, для

1028473 определения возникающей размерной погрешности обработки достаточно синхронизировать измерение деформации с формообразованием поверхности зубом, имеющим максимальный радиус.

Размерная погрешность обработки при этом определяется как среднеарифметическое значение мгновенных откло. нений относительного положения фрезы от заданного, измеренных за время профилирования образующей от (-, до 30

tg {фиг. 3) .

Длительность управляющих импульсов равна длительности профилирования образующей зубом фрезы и зависит от параметров обработки: шириНы фрезерования Э, радиуса фрезы и и угла наклона зубьев фрезы . При включении фазовых дискриминаторов управляющим импульсом на нх выводах появ ляется напряжение, соответствующее текущему отклонению фрезы по осям координат от заданного положения.

Это напряжение поступает в соответствующий интегрирующий блок 4, в котором преобразуется в напряжение, пропорциональное среднеарифметическому значению у р отклонений положения фрезы от заданного положения по ширине детали (фиг. 5) . Выходное напряжение интегрирующего блока алгебраически суммируется в электричес- ЗО ких цепях соответствующего привода

5 с напряжением, определяющим закон движения исполнительного механизма по заданной программе. При этом происходит автоматическая статичес-. 35 кая поднастройка системы СПИД. В качестве датчика 1 могут быть применены известные датчики деформации (например, динамометрический стол и дииамометрический шпиндельный 40 узел)

Блок формирования управляющих им- . пульсов 3 (фиг. б ) работает следую- " щим образом.

При вращении шпинделя источник ,света 8 периодически освещает фото- 45 элемент 9, на выходе которого появляется напряжение в виде импульсов.

Этн импульсу- поступают на вход дели« теля 10 и счетчика 12. На выходе делителя 10 появляется один импульс на каждый оборот фрезы, который, пройдя через звено задержки 11, включает счетчик 12 и источник постоянного напряжения 13. При переполнении счетчика 12 источник 13 выключается.

Таким образом, на выходе блока формирования управляющих импульсов появляются импульсы, период которых равен времени одного оборота фрезы, а длительность зависит от настройки счетчика 12 и соответствует длительности профилирования образующей зубом фрезы. Начало профилирования образующей линии поверхности детали определяется пересечением зубом фре" зы условной плоскости формообразования, которая перпендикулярна обрабатываемому контуру. При изменении угла наклона обрабатываемого контура к осям координат станка изменяется и положение плоскости формообразования на угол (фиг. 7), который определяется мгновенным соотношением скоростей подачи вдоль осей координат станка S и S, Сдвиг управляющих импульсов во времени осуществля" ется с помощью блока задержки 11, при этом происходит сдвиг во времени начала измерения деформации (фиг.8) .

Время задержки управляющего импульса пропорционально углу поворота плоскости формообразования еС б0

2я- и где и - частота вращения фрезы,об/мин.

Перед началом работы условная плоскость формообразования совмещается с зубом фрезы, имекпщим максимальный радиус и с осью координат Оу станка.

Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность контурного фрезеровання за счет коррекции возникающих погрешностей.

1028473

1028473

1028473

ФиИ

Составитель В. Влодавский

Редактор К. Волоцук Техред А.Вабинец Корректор А. Повх

«« «««««»

Заказ 4860/12 Тираж 760 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, З-35, Раушская наб., д. 4/5

«» «

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4