Система автоматической настройки инструмента на станках с чпу

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ ИНСТРУМЕНТА НА СТАНКАХ С ЧПУ с многоинструментальной головкой , включающая устройство коррекции положения инструмента, установленное на станке и соединенное со счетчиком импульсов, связанным с устройством ЧПУ, включающим блок ввода данных и блок коррекции, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности , в нее введен сумматор, регистр буферной памяти, кодопреобразователь , шифратор, дешифратор и блок памяти микрокоманд, причем входы сумматора соединены с выходом кодопреобразователя, первым выходом регистра буферной памяти и выходом счетчика импульсов, выход сумматора соединен с первым входом регистра буферной памяти, второй выход которого соединен с входами дешифратора и кодопреобразователя, второй вход регистра буферной памяти соединен с выходом шифратора, выход которого соединен с выходом блока коррекции, выходы дешифратора и блока памяти («шкрокоманд соединены с входом блока ввода данС S ных, выход которого соединен с входом блока памяти микрокоманд, а (Л устройство коррекции положения инструмента установлено вне рабочей позиции настраиваемых инструментов на одном основании с многоинструментальной головкой, например на суппорте токарного станка, на расстоянии максимального вылета инструмента от многоинструментальной головки. а: ел

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

)-ЕСПУБЛИК (19) (11) 3Q1) 23 В 25/О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3524123/25-08 (22) 20.12.82 (46) 07.01.84. Бюл. У 1 (72) С.М.Прудников (53) 621.91(088 .8) (56) 1. Прибор для размерной настройки режущего инструмента вне станка БВ-2010. Инструкция, ЧИЗ, Челябинск, 1980.

2. Система автоматической настройки инструмента при токарной обработке на станках с ЧПУ. Информационный листок ГОСИНТИ, 9 4, 1975. (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕ КОИ

HACTPOAKH HHCTP HT HA СТАНКАХ

С ЧПУ с многоинструментальной головкой, включающая устройство коррекции положения инструмента, установленное на станке и соединенное со счетчиком импульсов, связанным с устройством ЧПУ, включающим блок ввода данных и блок коррекции, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, в нее введен сумматор, регистр буферной памяти, кодопреобраэователь, шифратор, дешифратор и блок памяти микрокоманд, причем входы сумматора соединены с выходом кодопреобразователя, первым выходом регистра буферной памяти и выходом счетчика импульсов, выход сумматора соединен с первым вхо ом регистра буферной памяти, второй выход которого соединен с входами дешифратора и кодопреобразователя, второй вход регистра буферной памяти соединен с выходом шифратора, выход которого соединен с выходом блока коррекции, выходы дешифратора и блока памяти микрокоманд соединены с входом блока ввода данных, выход которого соединен с входом блока памяти микрокоманд, а устройство коррекции положения инструмента установлено вне рабочей позиции настраиваемых инструментов на одном основании с многоинструментальной головкой, например на суппорте токарного станка, на расстоянии максимального вылета инструмента от многоинструментальной, головки.

60

Изобретение относится к станко. вЂ.троению и может быть применено в леталлорежуших станках для автома-:. тизации процесса настройки инстру мента

Известны системы, оснащенные устройствами настройки инструмента, расположенными вне станка (l) .

Однако они не автоматиэированы, обслуживаются специальным персоналом, занимают полезную производственную площадь и не обеспечивают высокой точности при настройке инструмента, что обусловлено перено" сом блоков с настроенным инструментом иэ промежуточного гнезда, в котором производится настройка инструмента, в гнездо инструментальной головки

Известна также система автоматической настройки инструмента при токарной обработке на станках с

ЧПУ (CAH), которая содержит устройство коррекции положения объекта (электроконтактный датчик), ус"тановленный на станке с устройством ЧПУ счетчик импульсов, логику ввода, масштабное устройство, устройство ввода коррекции, и блок цифровой индикации.

Для измерения отклонений вершины резца суппорту станка дается дополнительное перемещение от программы на некоторую величину, которая не должна превышать свободный ход штока электроконтактного датчика. Учитывая, что для перемещения суппорта станка на заданное расстояне контурная система ЧПУ всегда выдает определенное количество импульсов, то для измерения вели:нны погрешности установки резца неОбхОднмо сосчитать число импуль

ca=-:„ выдаааемых системой ЧПУ при перемещении суппорта от позиции измерения до того момента, когда замкнется электрический контакт датчика

Для измерения количества импульсоа„ определяемых указанными пределами, применяется электронная система. Измерение фактических отклонений вершины резца осуществляется путем счета и запоминания количества импульсов, кратного измеряемому перемещению суппорта станка при его движении от позиции измерения до того момента, когда срабатывает электроконтактный датчик.

Коррекция инструмента вводится при отходе резца от датчика и она автоматически учитывается системой

ЧПУ при последующей обработке всей траектории движения данного инструмента )2) .

Недостатком известного устройства является увеличение цикла обра10

40 ботки деталей, так как процесс обработки деталей перерывается на врейя коррекции инструмента.

Цель изобретения- повышение производительности за счет совмещения процесса обработки деталей с процессом настройки инструментов.

Поставленная цель достигается тем, что в систему автоматической настройки инструмента на станках с ЧПУ с многоинструментальной головкой, включающую устройство коррекции положения инструмента, установленное на станке и соединенное со счетчиком импульсов, связанным с устройством ЧПУ, включающим блок ввода Данных и блок коррекции, введе. ны сумматор, регистр буферной памяти, кодопреобраэователь, шифратор, дешифратор и блок памяти микрокоманд, причем входы сумматора соединены с выходом кодопреобраэователя, первым выходом регистра буферной памяти и выходом счетчика импульсов, выход сумматора соединен с первым входом регистра буферной памяти, второй вход которого соединен со входами дешифратора и кодопреобраэователя, второй вход регистра буферной памяти соединен с выходом шифратора, вход которого соединен с выходом блока коррекции, а выходы дешифратора и блока памяти микрокоманд соединены с входом блока ввода данных, выход которого соединен с входом блока памяти микрокоманд, причем устройство коррекции положения инструмента установлено вне рабочей позиции настраиваемых инструментов на одном основании с многоинструментальной головкой, например на суппорте токарного станка, на расстоянии максимального вылета инструмента от многоинструментальной головки.

На фиг.1 изображен токарный станок, вид сверху; на фиг.2 — разрез

A-А на фиг.1; на фиг.3 — вертикальный фрезерный станок с поворотной инструментальной головкой; на фиг.4 функциональная схема системы автоматической настройки инструмента на станках с ЧПУ.

На фиг.1 и 2 жокаэана система автоматической настройки инструмента для токарных станков с ЧПУ, содержащий станину 1, на которой установлена продольная каретка 2, имеющая возможность перемещения по координате (; на каретке 2 смонтирована поперечная каретка 3, способная перемещаться по координате )(. На поперечной каретке 3 установлена револьверная головка 4 с резцедержкой

5, в которой закреплены в позициях

6,7,8 и 9 резцы по порядку их применения в автоматическом цикле обра1065091!

На функциональной схеме системы автоматической настройки ин- 35 струмента на станках с ЧПУ (фиг. 4) . изображена поперечная каретка 3 токарного станка с установленным на нем устройством 10 коррекции положения объекта по координате М, ре- 40 вольверная головка 4 с резцедержкой 5 и электродвигатель 17 с винтом 18 привода перемещения каретки 3 по координате K . На корпусе устройства 10 коррекции положения 4 объекта установлен электродвигатель 29. На валу 30 электродвигателя 29 установлен винт 31 с закрепленным на нем флажком 32 и шестерней 33. Ползун 34 имеет возможность поступательного перемещения в корпусе устройства 10 при вращении винта 31. В корпусе ползуна 34 установлен толкатель 35, имеющий воэможность поступательного перемещения в теле ползуна 34. Крайнее по- 55 ложение толкателя 35 фиксирует пружина 36. На теле толкателя 35 установлен флажок 37 и кулачок 38, а на корпусе ползуна 34 установлен кулачок 39. Индуктивный датчик 40 60 положения объекта установлен на пол. зуне 34 и имеет возможность срабатывать от флажка 37. Выключатели 41 и 42 установлены соответственно на корпусе у тройства 10 и ботки деталей, и параллельно осям координат станка установлены устройства 10, 11 и 12 коррекции положения объекта. В зажимном патроне 13 установлена деталь 14. Точки 15 и

16 — точки начала программы для правых и левых резцов. Электродвигатель

17 установлен на продольной каретке

2 и имеет возможность перемещать поперечную каретку 3 с помощью винта 18.

Для примера универсальности системы автоматической настройки инструмента на фиг.3 показан вариант этой системы для класса вертикально-hpeзерных станков с поворотной головкой 15 и с ЧПУ. Система содержит вертикально-фрезерный станок, состоящий из вертикально установленной станины 19, по которой по координате Y перемещает ся стол 20 с установленной на нем об-7О рабатываемой деталью 21. B верхней части станины 19 расположена поворотная головка 22, в которой в позициях 23 и 24 установлены инструменты по порядку их применения в автомати- 25 ческом цикле обработки деталей. На консоли 25 по оси 1V расположено устройство 26 коррекции положения объекта. Точка 27 — точка вершины инструмента (для каждого инструмента разная), а точка 28 — точка начала программы по оси Y (для всех инструментов общая). корпусе ползуна 34. Индуктивный датчик 43 нулевого положения полэуна 34 установлен на корпусе 10 уст, ойстьа ь может срабатывать от

В корпусе 10 устройства располож"н датчик 44 перемещения, выполненный, например, в виде импульсного фотодатчика, а на оси 45 датчика 44 перемещения установлено разрез ное зубчатое колесо 46, находящееся в зацеплении с шестерней 33.

B устройстве ЧПУ 47 показаны: блок 48 ввода данных, фотосчитывающее устройство 49, блок 50 коррекции, генератор 51 скорости, интерполятор 52, блок 53 установки в нулевое положение, сервоприводы 54 и 55, усилители 56 и 57 мощности.

Электронная схема, реализующая алгоритмы процесса управления системой, состоит из счетчика 58 импульсов, сумматора 59, регистра 60 буферной памяти, кодопреобразователя 61, ши":ратора 62, деши оратора 63 и блока 64 памяти микрокоманд.

Индуктивные датчики 40 и 43, а также выключатели 41 и 42 устройства 10 коррекции положения объекта соединены со входом блока 53 установки в нулевое положение УЧПУ 47.

Электродвигатель 29 привода устройства 10 коррекции положения объекта соединен с выходом усилителя 56 мощности, а выход усилителя 57 мощности соединен с электродвигателем

17 привода поперечной каретки 3 суппорта станка по координате М . Датчик по".îæåíèÿ 44 соединен со входом счетчика импульсов 58. Вход и выход блока 48 ввода данных УЧПУ

47 соединены соответственно с выхо дом и входом блока 64 памяти микрокоманд, а выход блока 50 коррекции соединен со входом шифратора 62.

Выход шифратора 63 соединен со входом блока 48 ввода данных. Вход сумматора 59 соединен с выходом счетчика 58 импульсов, выходом кодопреобразователя 61 и выходом регистра 60 буферной памяти, а выход сумматора 59 соеди .ен со входом регистра 60 буферной памяти. Выход регистра 60 буферной памяти соединен со входом сумматора 59, входом кодопреобразователя 61 и входом де шифратора 63, а вход регистра 60 буферной памяти соединен с выходом сумматора 59 и выходом шифратора 62. Выход шифратора 62 соединен со входом регистра 60 буферной памяти, а вход шифратора 62 с выходом блока 50 коррекции

УЧПУ 47.

Выход фотосчитывающего устройства 49 соединен со входом блока

48 ввода данных, а выход блока 48 ввод" данных соединен со входом

1065091

40

50 б0 от флажка 32 и, при срабатывании индуктивного датчика 43, происходит точная фиксация ползуна 34 в нулевом положении.

После возвращения ползуна 34 устройства 10 коррекции положения объекта в нулевое положение резцедержка 5 поворачивается, устанавливая первый резец в позицию 7, а второй — в позицию б, и с помощью устройств 10 и 11 коррекции положения объекта производится запись в счетчик 58 импульсов информации а величине Х1 (2) и У П (1) . Информация Х (1), которая находилась в счетчике 58 импульсов, переносится в сумматор 59, где происходит процесс сложения этой информации с информацией КХ(1) (информация а величине коррекции), поступающей с блока 50 коррекции.

10ифратар 62 служит для преобразования двоична-десятичного кода, поступающего с декадных переключателей блока 50 коррекции в двоичный код, а регистр 60 буферной памяти предназначен для хранения информации. Обработанная в сумматоре 59 информация Х1(1) +KX(1) вновь поступает в регистр 60 буферной памяти.

При следующем повороте резцедержки 5 первый резец устанавливается в позицию 8, второй в позицию 7, третий в позицию б, где устройства 10, 11 и 12 коррекции положения объекта посылают информацию о величине Х (3), У П(2) и

У1Л(1) в счетчик 58 импульсов, а в сумматоре 59 происходит поочередно процесс сложения, сначала

Х((2)+КХ(2), затем У1 П(2)+КУП(2) .

Полученная информация заносится в регистр 60 буферной памяти. После следующего поворота резцедержки 5 первый резец становится в рабочую позицию 9, а второй, третий и четвертый резец в позиции 8, 7 и б, после чего каретки станка 2 и 3 начинают движение к обрабатываемой детали 14, а в счетчик 58 импульсов устройства 10, 11 и 12 коррекции положения объекта вводят информацию а величине Х1(4),у< П(3) и У< Л(2) .

В начале движения первого инструмента к обрабатываемой детали. 14 информация о величине погрешности положения этого инструмента

Х(1) = X1(1)+KX(1) и У(1)"-У1 (1)+

+Ку(1) а регистра 60 вводится через дешифратор 63, преобразующий двоичный код в двоична-десятичный, в блок 48 ввода данных УЧПУ 47 и, после ее реализации каретками станка 2 и 3 вершина правых резцов попадает в ..".очку 15, а левых — в тачку 16. Указанные точки начала программы 15 и 16 не содержат информации о величине коррекции КХ и КУ, вводимой с блока 50 коррекции и являются теоретическими точками начала программы для любого резца. Здесь и далее рассматривается только случай, когда КХ=О и КУ О, Одновременно с переносом информации с регистра 60 буферной памяти в блок 48 ввода данных УЧИ 47 эта информация вводится в преобразователь кода 61, инвентирующий инфармацию с добавлением epH"íèöû в первый разряд, т.е. происходит под" готовка информации к операции вычитания.

После обработки детали 14 первым резцам каретки 2 и 3 отходят на некоторое ра"стояние от этой детали,. достаточное для TIQBQpotp- рездержки 5.После поворота резцедержки 5 втарой резец становится в рабочую псзицию 9, и каретки 2 и 3 отрабатывают инфармацию

Х(2)= — LX1 (1)+КХ(1) +(Х (2)+КХ(2)1 (2) „у (1 ) 1 Ку(1)) + (у (2) . КУ(2}) после чего начинается обработка детали 14 вторым резцом, а устройс-.ва 10, 11 н 12 коррекции пола.;:,:ения объекта получают информацию о величине Х1 (5), У П (4) и У Л (3) .

Реализованная вторым резцом информация получена в сумматоре 59 путем cëoæåHHÿ инвертированной информации, содержащейся в кодопреабраэавателе 61, с информацией, содержащейся в счетчике 58 импульав

Вышеописанное "овмещение процесса обработки детали 14 с процессам каHтраля КH трумента vстpайствами

10, 11 и 12 коррекции положения объекта и реализация полученной HHформации пу ем перемещения кареток станка 2 и 3 на величину этой информации продолжается да тех пор, пока не закончится цикл автоматической обработки и деталь 14 не будет снята са станка.

Совмещение процесса обработки деталей с процессом настройки инструмента на вертикальна-фрезерном станке с инструментальной головкой и с ЧПУ происходит следующим образам (фиг.З).

Па команде УЧПУ 47 инструментальная головка ?2 устанавливает первый инструмент в газицию 24, где устройства 26 коррекции па тажения абъек. та получает инфармацию о величине

У (1), которая вводится в счетчик

58 импульса. Следующим поворотом инструментальная головка 22 устанавливает первый инструмент в позицию

23, а второй-в позицию 24, где уст1065091

10 ройство 26 коррекции положения объекта получает информацию У4(2), которая также вводится в счетчик 58 импульсов. Содержащаяся ранее в счетчике 58 импульсов информация

У (1) переносится в сумматор 59, 5 где производится ее сложение с величиной коррекции КУ(1). Полученная информация У(1)= У< (1)+КУ(1) реализуется столом 20 и вершина первого инструмента попадает в точку 28 начала программы, после чего происходит обработка детали 21 первым инструментом.

После обработки детали 21 первым инструментом стол 20 опускает" 15 ся в нулевую точку, инструментальная головка 22 поворачивается и аналогично описанному происходит обработка детали 21 с совмещением процесса контроля следующего инструмента устройством 26 коррекции положения объекта и процесса реализации полученной информации о погрешности установки инструмента столом 20.

Таким образом, система автоматической настройки позволяет совместить процесс обработки деталей с процессом настройки инструмента, что увеличивает производительность труда на 17%, позволяет уменьшить холостые пробеги рабочего органа станка, что уменьшает износ станка, позволяет стыковать станок с

УЧПУ как контурного, так и позиционного типа, что расширяет применение системы для разных типов стан. ков, и позволяет настраивать инструмент со значительными отклонениями, что дает возможность отказаться от предварительной настройки инструмента вне станка.

1065091

Л-Л

Фиг.,7

1065091

Заказ 10928/11 Тираж 104г

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель B.Âëoäàâñêèé

РеДактор Н.Киштулинец Техред Т.Маточка Корректор В.Бутяга