Устройство для обработки тонкостенных цилиндрических деталей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, содержащее установленную на связанной с приводным двигателем планшайбе оправку из немагнитного материала с упругогибким цилиндром из свернутой в спираль (ферромагнитной ленты,, заключенной в оболочку из немагнитного материала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки, оно снабжено установленным на оправке в ком-цилиндре многофазным электромагнитным генератором волн деформации в виде пакета многополюсных пластин с размещенными в его пазах полюсными катушками, каждая из фаз которого сформирована из нескольких последовательно включенных катушек,и связанной с катушками системой управления, состоящей из соединенных между собой усилителя мощности, электронного коммутатора, генератора импульсов, сравнивающего устройства и соединенного с приводным двигателем усилителем мощности и сравнивающим устройством программного устройства, при О) этом приводной двигатель связан через введенный в устройство датчик скорос,ти со сравнивающим устройством.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

888 A (19) (1Ц

4(51) В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTMA (21) 3694720/25-08 (22) 27.01.84 (46) 23..02.85. Бюл, И - 7 (72) Е.В. Пашков (71) Севастопольский приборостроительный институт (53) 621. 941. 1 (088. 8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3693972/25-08, кл. В 23 В 1/00, 23 ° 01 ° 84. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, содержащее установленную на связанной с приводным двигателем планшайбе оправку из немагнитного материала с упругогибким цилиндром иэ свернутой.в спираль ферромагнитной ленты,. заключенной в оболочку из немагнитного материала, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности обработки, оно снабжено установленным на оправке в упруГогиб— ком цилиндре многофазным электромагнитным генератором волн деформации в виде пакета многополюсных пластин с размещенными в его пазах полюсными катушками, каждая иэ фаз которого сформирована из нескольких последовательно включенных катушек,и связанной с катушками системой управления, состоящей из соединенных между собой усилителя мощности, электронного коммутатора, генератора импульсов, сравнивающего устройства и соединенного с приводным двигателем усилителем мощности и сравнивающим устройством программного устройства, при этом приводной двигатель связан через введенный в устройство датчик скорости со сравнивающим устройством.

1 11408

Изобретение относится к механической обработке и может быТь использовано при обработке нежестких деталей типа полых тел вращения.

Известно устройство для обработки тонкостенных цилиндрических деталей, содержащее установленную на связанной с приводным двигателем планшайбе оправку из немагнитного материала с упругогибким цилиндром из свернутой в спираль ферромагнитной ленты, заключенной в оболочку из немагнитного материала, и деформирующие электромагниты, расположенные на оправке внутри цилиндра (13.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает высокой точности обработки вследствие невозможности изменения деформации обрабатываемого изделия по его длине, 2О

Цель изобретения — повышение точности обработки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для обработки тонко25 стенных цилиндрических деталей, содержащее установленную на связанной с приводным двигателем планшайбе оправку из немагнитного материала с упругогибким цилиндром из свернутой

ЗО в спираль ферромагнитной ленты, заключенной в оболочку.из немагнитного материала, снабжено установленным на оправке в упругом цилиндре многофазным электромагнитным генератором волн деформации, выполненным в виде пакета многополюсных пластин с размещенными в его пазах полюсными катушками, каждая из фаз которого сформирована из нескольких последовательно включенных катушек и связанной с катушками системой управления, состоящей иэ соединенных между собой усилителя мощности, электронного коммутатора, генератора импульсов, сравнивающего устройства и соединенного с приводным двигателем усилителем мощности и сравнивающим устройством программного устройства, при этом приводной двигатель связан через введенный в устройство датчик скоро с-, 5О ти со сравнивающим устройством.

На фиг. 1 показано зажимное при/ способление, общий вид в разрезе; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — картина деформации упру- 55 гогибкого элемента; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема многофазного (четырехфазного) электро88 2 магнитного генератора волн деформации; на фиг. 5 — структурная схема устройства; на фиг. 6 — циклограмма включения полюсных катушек.

Устройство (фиг. 5) состоит из зажимного приспособления (ЗП), установленного ча переднем конце шпинделя станка, получающего вращение от приводного электродвигателя (Д), связанного через датчик скорости, например тахогенератор (ТГ), со сравнивающим устройством (СУ). ЗП через импульсный усилитель мощности (У1И), электронный коммутатор (ЭК) (распределитель импульсов), генератор импульсов (ГИ) и СУ подключено к программному устройству (ПУ) (формирователь команд), которое другими своими выходами подключено к Д и УМИ, ЗП состоит из консольной оправки 1 (фиг. 1) на одной из шеек которой с помощью штифтов 2 и запорного кольца 3 закреплен консольный упругогибкий цилиндрический зажимной элемент 4, выполненный из тонкой (толщиной 0,02-0,025 мм) спирально свернутой ферромагнитной ленты, заключенной в оболочку 5 из немагнитного материала, например фосфористой бронзы, контактирующей с обрабатываемой деталью 6, устанавливаемой на зажимном элементе с зазором с „ .

Для увеличения коэффициента трения

;на оболочку нанесен слой металлокерамики. Внутри зажимного элемента 4 размещен с равномерным радиальным зазором d" многофазный, например четырехфазный, электромагнитный генератор волн деформации (ЭМГ), выполненный в виде набора (пакета) многополюсных, напрю ер 16-ти полюсных, пластин 7 из магнитомягкой стали, смонтированных на втулке 8, и имеющий в своих пазах полюсные катушки 9.

Крепление ЭМГ на одной из шеек оправки 1 осуществляется с помощью гайки 10. Эластичная шайба 11 предохраняет ЭМГ от попадания стружки и посторонних предметов. Каждая из фаз

ЭМà — А, В, С, Д (фиг. 4) сформирована из нескольких, например двух, последовательно включенных межцу собой полюсных катушек, пронумерованных от 12 до 27 (фиг. 4).

Принцип работы устройства состоит в следующем.

Обрабатываемую деталь 6, например полый ротор электродвигателя в виде стакана с наружным диаметром

Таким образом, с учетом этих величин деформаций

3 2 L3," б o + d

При = с „ имеет место то ечныи контакт зажимного элемента с внутренней поверхностью обрабатыгаемой детали, т.е, 4 = О, где Ч вЂ” угол контакта детали с зажимным элементом.

Так как д"1. z У1;, дальнейшее увеличение Е. приводит к увеличе1 нию Ф, а следовательно, к улучшению условий центрирования детали и устранению вероятности проскальзывания детали относительно зажимного элемента под действием тангенциаль-! ной составляющей силы резания Р2

3 114088

D2, устанавливают на зажимном элементе 4 диаметром D (фиг. l и 2) с зазором Ф"„, По команде с ПУ (фиг.5) подается напряжение, например, на фазу В ЭИГ, т.е. на катушки 14, 15 и 22, 23 (фиг. 4), что приводит к деформации упругогибкого зажимнсго элемента 4 в пределах упругости деформирующими силами F„, созданными магнитными потоками Ф, действующими в сечении II — II (на фигурах магнитные потоки не показаны). Упругогибкий зажженой элемент> принимая форму эллипса, большая ось которого совпадает с диаметральной плоскостью

I — I и направлением действия радиальной составляющей силы резания

Р „ действует на обрабатываемую деталь силами F = F„, т.е, закрепляет ее, придавая форму эллипса с аналогичной ориентацией большей оси.

При этом радиальный зазор о2 в сечении II — II уменьшается и достигает значения d>, а в сечении I — I уве— личивается, достигая значения У (фиг. 3 и 4).

Величины деформации упругогибкого* зажимного элемента, а следователь— но, и обрабатываемой детали в сечениях I — I u II — II могут быть on30 ределены на основании выражений р рэ Е Е- с 0 149 " H с О 137

Е 7 Е J„

7 г где F — деформирующая сила, создаваемая магнитным потоком," 35

Š— модуль упругости материала зажимного элемента;

J — момент инерции сечения заZ жженого элемента;

К вЂ” радиус зажимного элемента.

8 4

Полное устранение зазора d" между г зажимным элементом и полюсами пакета пластин 7 способствует увеличению точности центрирования и жесткости зажимного элемента. Последнее объясняется появлением добавочного трения между ними.

Величйна деформирующей силы F„ может быть определена на основании выражения ф2

1 2 08р где Ф вЂ” величина магнитного потока в рабочем зазоре дг; р, — магнитная проницаемость рабочего зазора;

S — площадь рабочего зазора на участке действия магнитного потока Ф.

После установки и закрепления обрабатываемой детали по команде ПУ включается Д, осуществляющий вращение ЗП с частотой ы„ . Параллельно

ПУ через СУ, ГИ, ЭК и УМИ осущест— вляет подачу напряжения на фазы

ЭМà — А, В, С, Д с частотой м г = м,,„ что приводит к появлению двух диамтрэльно противоположных дискретно перемещающихся (вращающихся) зон возбуждения полюсов (волн деформации) в последовательности (фиг. 4 и 6): АВ (12, 13, 14, 15, 20, 21, 22, 23) — ВС (14, 15, 16, 17, 22, 23, 24, 25) — СД (16, 17, 18, 19, 24, 25, 26, 27) — ДА (18, l9, 12, 13, 26, 27, 20, 21). При этом направление вращения ЗП с обрабатываемой деталью противоположно направлению вращения зон возбуждения (волн деформации), что позволяет обеспечить расположение зоны контакта. детали и зажимного элемента всегда напротив места приложения сил резания, т.е. в плоскости I — I Деталь как бы перекатывается (обкатывается) по зажимному элементу, а за-. жимной элемент — по полюсам ЭМГ.

Частота вращения магнитного поля .ы может быть определена на основании выражения

60F "22= р У где F — частота изменения тока в обмс .;ах 3MI;

P — - ело зон возбуждения.

Из данного выражения следует, что частоту вращения можно регулировать, Ф 1140888 выбирая соответствующую частоту изменения тока в обмотках. Нри частоте

50 Гц и наличии двух зон возбуждения ы 3000 об/мин. Таким образом, зная частоту щ, вращения приводного электродвигателя Д, можно путем подбора соответствующей частоты изменения тока в обмотках ЭМГ добиться равенства м п= „ . Например, прим,=

1500 об/мин ы также равна 10

1500 об/мии при частоте тока f = 25 Гц, обеспечиваемой ГИ. Синхронизация частот вращения ЗП и магнитного поля

ЭМГ осуществляется с помощью ТГ, вырабатывающего ток, пропорциональный частоте вращения. Д. При наличии рассогласования между м„ и в СУ вырабатывает сигнал рассогласования, который, поступая в ГИ, изменяет частоту подачи напряжения (импульсов) . 2р через ЭК и УМИ на катушки ЭМГ.

Порядок переключения фаз ЭМГ аналогичен порядку переключения фаз обмоток якоря шаговых электродвигателей. Применение четырехфазной обмотки, управляемой однополярными импульсами напряжения, упрощает конструкццю ЭК. При подключении к ЭК фаэы такой обмотки соединены в четырехлучевую звезду с выведенной общей точкой (фиг. 4). Коммутация четырехфазной обмотки парная, четы- рехтактная (фиг. 6). Это позволяет увеличить деформирующую силу F

Применение ЛЯ управляемого от ПУ, 35 позволяет изменять величину деформи- 1 рушщей силы в зависимости от величины установочного зазора с и положения режущего инструмента вдоль наружной образующей обрабатываемой детали.„

Последнее. позволяет осуществлять обработку деталей с требуемой бочкообразностью, корсетнос ью и конусностью. Фиксация детали в осевом направлении осуществляется путем поджа4S тия донышка детали к торцовой поверхб ности зажимного элемента 4 осевой составляющей силы резания Р„ (фиг. 1).

При обработке цилиндров без донышка осевая фиксация может быть осуществлена с помощью кольцевого упора (не показан), устанавливаемого на запорном кольце 3.

Для исключения влияния краевого эффекта, создаваемого местом закрепления зажимного элемента на оправке, приводящего к неравномерному радиальному приращению зажимного элемента под действием деформирующих сил Р„, торец обрабатываемой детали должен отстоять от места закрепления на величину К, которая может быть определена на основании выражения где R = D„ /2 — радиус зажимного элемента;

h — толщина стенки цилиндра (зажимного элемента) .

При K = D влияние краевого эффекта на радиальные приращения упругогибкого зажимного элемента практически устраняется, т.е. на участке расположения обрабатываемой детали имеет место равномерная радиальная деформация, а следовательно, и равномерный зажим детали по длине.

После окончания обработки и отвода режущего инструмента отключается

Д а затем после полной остановки

ЗП питание катушек ЭМГ. Зажимной элемент и деталь за счет энергии упругих деформаций принимают цилиндрическую форму.

Использование изобретения позволяет повысить точность обработки тонкостенных деталей за счет обеспечения возможности управления деформацией детали по ее длине.

1140888

Фиг. s

Составитель А. Абрамов

Редактор О. Бугир Техред JI. Коуюбняк Корректор Г.Огар

Заказ 380/10 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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