Устройство уравновешивания вертикально-подвижного узла тяжелого металлорежущего станка

 

УСТРОЙСТВО УРАВНОВЕШИВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНО-ПОДВИЖНОГО УЗЛА ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА, преимущественно станка копировально-фрезерного , с ЧПУ и с управлением от ЭВМ для механической обработки сложных криволинейных поверхностей, содержащее кинематически связанный с вертикально-подвижным узлом уравновепипзающий гидроцилиндр, запитанный от основного гидронасоса и дополнительного источника расхода, гидравлически связанного с гидроцилиндром уравновешивания че1)ез гидрораспределитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности уравновешивания в процессе обработки ири больших вертикальных ходах и больших скоростях перемещения, в устройство введен измеритель линейной скорости вертикального подвижного узла, который через усилительно-преобразующий блок электрически связан с гидрораспределителем, а дополнительный источник .расхода выполнен в виде по крайней мере одного насоса поi стоянной производительности, управляемого от вышеуказанного гидрораспределителя. (0 о CO о СЛ oo CO ,w г/. ff S fS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК зов B 23 Q 11/00

9Г"- ..гр «г.г .,т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С:0

Ж

О л л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3577671/25-08 (22) 08.04.83 (46) 07.05.84. Бюл. № 17). (72) Б. H. Васильев, М. Б. Баранов и М. Е. Гисифинер (71) Ленинградское специальное конструкторское бюро тяжелых и уникальных станков (53) 621.91 (088.8) (56) 1. Описание копировально-фрезерного станка мод. ГФ 2033, производства ГСПО г. Горький, 1977 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО УРАВНОВЕШИВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНО-ПОДВИЖНОГО УЗЛА ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО

СТАНКА, преимущественно станка копировально-фрезерного, с ЧПУ и с управлением от ЭВМ для механической обработки сложных криволинейных поверхностей, содер„„SU„„1090533 жагцее кинематически связанный с вертикально-подвижным узлом уравновешиваюгций гидроцилиндр, запитанный от основного гидронасоса и дополнительного источника расхода, гид1)авличсски связанного с гидроцилиндром уравновешивания через гидрораспределитель, от.ги гающеес» тем, что, с целью повышения точности уравновешивания в процессе обработки при больших вертикальных ходах и больших скоростях в устройство введен измеритель линейной скорости вертикального подвижного узла, который через усилительно-преобразующий блок электрически связан с гидрораспределителем, а дополнительный источник расхода выполнен в виде по крайней мере одного насоса постоянной производительности, управляемогс от вышеуказанного гидрораспределителя.

1090533

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для уравновешивания вертикально-подвижных узлов тяжелых металлорежущих станков (шпиндельных балок, траверс, поперечин и др.), преимущественно станков копировально-фрезерных, с ЧПУ и с управлением от ЭВМ для обработки сложных криволинейных поверхностей. Изобретение может быть использовано и в других отраслях машиностроения, где требуется уравновешивание вертикально-подвижных механизмов.

Известно и получило широкое распространение в тяжелом станкостроении гидравлическое устройство уравновешивания с использованием в качестве основного источника насоса постоянной производительности и дополнительного источника расхода, выполненного в виде батарей пневмогидроаккумуляторов (1).

В этой системе уравновешивания производительность основного насоса выбирается из условия обеспечения рабочих скоростей подач вертикального узла и поддержания давления уравновешивания.

Известное устройство удовлетворительно работает при обработке поверхностей изделий с пологими контурами, т. е. с углами подъема контура не более 45, когда вертикальная составляющая технологической скорости не превосходит по величине скорость рабочих подач вертикально-подвижного узла. При работе узла в режиме ускоренных установочных перемещений, когда скорость узла многократно превосходит скорость рабочих подач, с пульта управления через гидрораспределитель к цилиндру уравновешивания подключают дополнительный расход от батареи пневмогидроаккумуляторов.

Однако при обработке изделий сложных криволинейных поверхностей, когда углы подъема контура больше 45 и могут достигать 90, вертикальная составляющая технологической скорости оказывается значительно больше скорости рабочих подач.

Так как производительность основного насоса выбрана из условия обеспечения точности уравновешивания только в диапазоне рабочих подач, то в полости гидроцилиндра уравновешивания значительно понижается уровень давления рабочей жидкости и нарушается точность уравновешивания.

Пневмогидроаккумуляторы такого значительного объема обладают большой инерционностью, что существенно снижает точность уравновешивания узла, и, как следствие, ухудшает динамические качества привода подач даже в том случае, когда они остаются подключенными к цилиндру уравновешивания движения узла вверх и вниз.

Цель изобретения — повышение точности уравновешивания вертикально-подвиж5

10 ных узлов при обработке сложных криволинейных поверхностей.

Указанная цель достигается тем, что в устройство уравновешивания вертикальноподвижного узла тяжелого металлорежущего станка, содержа щее кинематически связанный с вертикально-подвижным узлом уравновешивающий гидроцилиндр, запитанный от основного гидронасоса и дополнительного источника расхода, гидравлически связанного с гидроцилиндром уравновешивания через гидрораспределитель, введен измеритель линейной скорости вертикального подвижного узла, который через усилительно-преобразующий блок электрически связан с гидрораспределителем, а

1 дополнительный источник расхода выполнен в виде по крайней мере одного насоса постоянной производительности, управляемого от вышеуказанного гидрораспределителя.

На фиг. 1 схематически изображено пред п лагаемое устройство уравновешивания; на фиг. 2 — принципиальная схема усилитель но-преобразующего блока (УПБ).

Станок с устройством уравновешивания содержит станину 1, на которой жестко закреплена стойка 2, подвижный стол с

25 изделием 3. По направляющим стойки перемещается вверх и вниз шпиндельная бабка 4, весом G со скоростью Q. На стойке закреплен привод 5 подачи, который с помощью муфты 6, шарикового винта 7 и гайки 8 перемещает шпиндельную бабку 4. 1 идроцилиндр 9 уравновешивания закреплен неподвижно на станине 1, а шток 10 жестко связан со шпиндельной бабкой 4.

Устройство содержит основной насос 11, дополнительный источник 12 расхода, выполненный в виде насоса постоянной производительности. Насосы смонтированы на одном валу и приводятся во вращение элект- родвигателем 13. Возможна также работа и от отдельных насосных установок.

4О Основной и дополнительный насосы соединены гидромагистралями 14 и 15 с цилиндром 9 уравновешивания. В трубопроводе 15 установлен обратный клапан 16, гидрораспределитель 17 соединен гидромагистралью 18 с дополнительным насосом 12. В приводе 5 подач установлен измеритель 19 линейной скорости подвижного узла, выполненный в виде тахогенератора, смонтированного на одном валу с электродвигателем привода подач. Из меритель линейной скорости может быть выполнен и в другом виде, например в виде датчика линейной скорости, непосредственно установленного на подвижном узле. Измеритель 19 линейной скорости электрически связан с усилительно-преобразующим у блоком (УПБ) 20, который электрически связан с гидрораспределителем 17. Давление в системе уравновешивания настраивается клапаном 21 давления.

1090533

Puz. 2

Составитель В. Платонов

Редактор С. Лиснна Техред И. Вереес

3aказ 2991/14 Тираж 767

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Г. Огар

Подписное

УПБ 20 (фиг. 2), состоит из узла 22 сравнения, оптронной развязки 23 и усилителя 24 мощности.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при включении агрегата станка одновременно включается электродвигатель 13, и основной насос 11 по гидромагистрали 14 питает цилиндр 9 уравновешивания рабочей жидкостью. Давление уравновешивания настраивается кла- 10 паном 21 давления. Дополнительный источник расхода — насос 12 постоянной производительности разгружен на бак через гидрораспределитель 17. Обратный клапан 16 разъединяет выходные гидромагистрали 15 и 18.

При движении шпиндельной бабки 4 вверх приводом 5 в диапазоне рабочих подач гидроцилиндр 9 уравновешивает вес узла с заданной точностью, так как производительности основного насоса до- 2р статочно, чтобы поддерживать давление в гидроцилиндре на заданном уровне.

С выхода измерителя 19 линейной скорости на вход УПБ 20 поступает сигнал пропорциональный скорости узла.

В процессе обработки сложных криволинейных поверхностей, например крупногабаритных турбинных лопаток или гребных винтов, при больших углах подъема контуров, когда вертикальная составляющая технологической скорости становится близкой по величине максимальной скорости рабочей подачи, меньше предельно допустимой на 10 — 15%, срабатывает предварительно настроенный пороговый элемент узла 22 сравнения. Далее сигнал с порого- 35 вого элемента через оптронную развязку

23 подается на усилитель 24 мощности, который в свою очередь включает электромагнит гидрораспределителя 17. Последний переключает расход дополнительного насоса 12 на гидромагистраль 14 уравновешивания, обеспечивая поступление в гидроцилиндр 9 необходимого дополнительного расхода для поддержания в его полости заданного давления уравновешивания. При снижении скорости перемещения узла ниже уставки срабатывания электромагнит золотника отключается.

При движении шпиндельной бабки 4 вниз с тахогенератора поступает сигнал и вследствие соответствующей фазировки схема не срабатывает. Гидрораспределитель отключен, и расход дополнительного насоса 12 осуществляется на слив в бак.

Как видно из схемы, при движении вниз шток гидроцилиндра 9 работает в насосном режиме, создавая дополнительный расход, который суммируется с расходом основного насоса 11 и через клапан 21 давления сливается в бак, а давление поддерживается постоянным, равным давлению уравновешивания.

Аналогичным образом устройство работает и в установочных режимах при ускоренных перемещениях узла.

Использование предлагаемого устройства гидроуравновешивания позволяет повысить точность поддержания давления в полости цилиндра уравновешивания в процессе обработки, улучшить динамические качества и повысить долговечность привода подач, что в свою очередь, повышает производительность, снижает брак при обработке изделий, расширяет технологические возможности и уменьшает металлоем кость.