Резцедержатель

 

РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЬ, включающий корпус с подпружиненной державкой и механизм ее перемещения, о т личающийс я тем, что, с . целью повышения точности обработки, механизм перемещения державки выполнен в виде двух соосных механизмов, состоящих из пакетов, соосно расположенных пьезокерамических пластин, каждая из которых снабжена электрическими выводами, которые скоммутированы с образованием групп пьезоэлементов , причем указанные механизмы выполнены .с разным быстродействием .

(1% (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3Щ В 23 Q 15/00

OIlHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3458294/25-08 (22) 29. 06. 82 (46) 30. 12. 83. Бюл. М 48 (72) Г.Г.Добровольский и Б.С.Крячек (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт сверхтвердых материалов AH УССР (53) 621.91 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

М 764858, кл, В 23 В 29/04, 1980, (54) (57) РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЬ, включающий корпус с подпружиненной державкой и механизм ее перемещения, о т личающийсятем,что,с целью повышения точности обработки, механизм перемещения державки выполнен в виде двух соосных механизмов ° состоящих из пакетов соосно расположенных пьезокерамических пластин, каждая из которых снабжена электрическими выводами, которые скоммутированы с обраэованием групп пьезо. элементов, причем укаэанные механизмы выполнены с разным быстродействием„

1063579

Изобретение относится к металлообработке, а именно к конструкции резцедержателя металлорежущих станков, и может быть использовано в прецизионных станках, предназначенных для обработки особо точных иэделий, например металлооптики, Известен резцедержатель с устройсТНоМ для автоматической подналадки резца, который содержит корпус с подпружиненной державкой и установленный на корпусе механизм перемещения державки, выполненный в виде металлического сильфона, сообщенного с источником рабочего давления.

Источник рабочего давления выполнен в виде электролитического элемента Щ

Однако точность, обеспечиваемая известным резцедержателем, является недостаточной. Например, попытка изготовить с его использованием металлического зеркала оказалась безуспешной, поскольку присущая и электролитическому механизму инерционность не позволяет осуществлять коррекцию положения инструмента с быстродействием по управлению выае

100 мс. Такая оперативность.при .изготовлении металлических зеркал оказалась также недостаточной.

Цель изобретения — повышение точности обработки детали эа счет снижения инерционности механизма перемещения держанки и коррекции положения резца относительно обрабатываемой детали.

Поставленная цель достигается тем, что в резцедержателе, включающем корпус с подпружиненной державкой, механизм ее перемещения, механизм перемещения державки выполнен в виде двух соосно расположенных механизмов, состоящих из пакетов соосно расположенных пьезокерамиче ск их пл ас ти н, к аждая и з ко то рых снабжена электрическими выводами, которые скоммутнрованы с образованием групп пьезоэлементов, причем указанные механизмы выполнены с разным быстродействием.

На фиг. 1 показан резцедержатель, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, вид спереди.

Реэцедержатель содержит корпус 1, в котором установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения державка 2 с резцом 3. Для наглядности перед держанкой показана обрабатынаемая деталь 4. Державка упруго поджата к корпусу 1 мембранами 5 и б. В корпусе 1 установ. лены дна механизма перемещения державки, выполненные в виде пакетов пьезоэлектрических пластин 7, имеющих свои электрические выводы,скоммутированные в две группы пьезоэле20

6" ментов, выводы 8 и 9 преобразуют быстродействие для подачи управляющего напряжения коммутации высокочастотных погрешностей, выводы 10 и 11 образуют механизм для компенсации низкочастотных и медленно меняющихся во времени погрешностей.

Корпус 1 расположен внутри корпуса 12 с воэможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при помощи двух механизмов перемещения державки 13 и 14, поджатых корпусом 1 к корпусу 12 упругими элементами 15 и 1б. Пьезоэлементы, образующие механизмы перемещения державки, имеют электрические выводы 8-11, 17-21, 22 и 24 для о .дачи управляющих напряжений.

Применение двух механизмов разного быстродействия дает воэможность отрабатывать погрешности станка в реальном масштабе нремени, в одно и то же время с различной периодичностью, измеряемой от долей секунды до нескольких часов. Если рассматривать бюджет погрешностей станка алмазного точения, то их можно поделить на следующие основные группы: погрешность от быстродействующих процессов, имеющих периодичность изменения, измеряемую обычно секундами, долями секунды и заканчивающиеся чаще всего в пределах цикла обработки одной детали; погрешности от процессов, протекающих со средней и малой скоростью за время непрерывной работы станка (их длительность измеряется обычно в минутах или часах); систематические погрешности станка, вызванные неточностью изготовленйя и нзаимнсй юстиронкой основных формообразующих узлов, Поэтому механизм перемещения державки должен обладать ресурсом хода не менее нескольких десятков микрон и обладать быстродейстнием по отработке единичного управляющего воздействия не хуже 1 мс. Такое быстродействие невозможно получить, установив пакет из пьезокерамических пластин с ресурсом хода, например в 40 мкм, так как электрическая емкость его будет высока до единиц мкф, что требует высоковольтный управляемый источник питания с очень низким выходным сопротивлением, значительной мощностью, а обеспечить высокое быстродействие данного источника при высокой стабильности ввиду наличия н нем интегрирующих звеньев не представляется возможным. Кроме того, масса пакета имеет эначительнуо инерционность, низкую механическую резонансную частоту, это худшает быстродействие кинематической цепи: резцедержатель-пакет-державка-резец.

1063579

Составитель В.Алексеенко

Редактор Ю.Середа Техред :.Тепер Корректор А. Повх

Заказ 10409/15 Тираж 760 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Таким образом, наиболее рационально погрешности от быстропротекающих процессов компенсировать пьезокерамическим механизмом с ресурсом хода, не намного превышающим максимальную их величину. Это позволяет при дискретности управляющего воздействия 0,01 мкм и менее получить быстродействие не хуже 1 мс и отрабатывать погрешности от быстропротекающих процессов.

Остальные группы погрешностей вполне можно компенсировать приводом державки малого быстродействия,. например иэ пакета пьеэокерамических пластин с ресурсом хода, превышающим максимальную суммарную погрешность станка, нО для более точной компенсации погрешностей имеет смысл и остальные погрешности разделить по частотным характеристи. кам, скоммутировать их в соответствующие группы.

Резцедержатель работает следующим образом.

На электрические выводы механизмов перемещения державки, выполненных в виде пьезоэлементов 8-11,17 и 18,21-24, подаются управляющие напряжения от соответствующих устройств для определения размерного износа контроля положения режущего инструмента и измерения относительных колебаний инструмента и детали, амплитуда, форма и частота которых обеспечивает расчетное положение инструмента по отношению к обрабатываемой поверхности. На выводы 8 н 9 подают управляющее напряжение от устройства измерения относитель® ных колебаний инструмента и детали, на выводы 10 и 11,17-24 — от устройства определения размерного иэно. са и контроля положения режущего инструмента, причем при компенсации

15 линейных отклонений на выводы 17-20 и 21-24 пар пар пьезоэлементов 13 и 14 подается одинаковое напряжение, а при необходимости ввода угловой коррекции инструмента — разное.

Преимущество предлагаемого реэцедержателя по сравнению с известным заключается в том, что он позволяет достичь синфаэности коррекции с коммутируемым возмущением, что повышает точность обрабатываемых деталей. Так, например, в макетном образце резцедержателя удалось уменьшить отклонение формы до

0,5 мкм при шероховатости поверх ности не более 0,02 мкм.